Взаимовыгодные виды становятся конкурентами в благоприятных средах
Ученые из MIT обнаружили, что взаимовыгодные (мутуалистические) отношения между видами не фиксированы. В зависимости от условий среды бывшие союзники могут превратиться в конкурентов, а в крайних случаях один вид способен полностью вытеснить другой.
Распад отношений
В лабораторных экспериментах исследователи изучали взаимодействие двух штаммов дрожжей, которые обычно находятся в мутуализме, взаимно снабжая друг друга необходимыми аминокислотами (перекрестное питание).
Ученые постепенно увеличивали количество питательных веществ в среде и наблюдали за изменениями популяций штаммов, выращенных как вместе, так и по отдельности. Результаты показали:
- В бедной питательными веществами среде оба штамма процветали вместе лучше, чем по отдельности, формируя тесную взаимозависимость.
- В среде с обилием питательных веществ отношения ухудшались: один доминирующий штамм увеличивал популяцию, а другой сокращался и в итоге коллапсировал.
По мере постепенного увеличения концентрации питательных веществ отношения штаммов проходили несколько фаз:
- Облигатный мутуализм: виды обязаны сосуществовать, чтобы выжить.
- Факультативный мутуализм: виды могут выживать по отдельности, но вместе чувствуют себя лучше.
- Паразитизм: один вид процветает, а популяция другого резко падает.
- Конкуренция и вымирание: при самой высокой концентрации питательных веществ мутуализм полностью распадается. Оба штамма хуже растут вместе, один вытесняет другой, что приводит к полному вымиранию более слабого штамма.
«Перекрытие ниши»
Исследователи разработали простую модель, позволяющую по динамике популяций предсказать тип взаимодействия между видами.
Ключевым фактором, предрасполагающим к полному распаду мутуализма в благоприятных условиях, является «перекрытие ниши». Изученные штаммы дрожжей были генетически очень похожи и имели схожие потребности в ресурсах. В богатой среде они начинали конкурировать за одни и те же питательные вещества.
Пары мутуалистов в природе (например, рыба-клоун и актиния, муравьи и акация), вероятно, имеют достаточно разные потребности, чтобы не дойти до полного коллапса отношений.
Исследование подтверждает идею о том, что более суровые условия среды способствуют взаимовыгодным взаимодействиям, а в более «благоприятных» условиях мутуализм часто ослабевает или переходит в конкуренцию.