Статия от изследователи от Бразилия и други страни, публикувана в Nature, съчетава еволюционни и мрежови теории, за да изчисли как видовете могат да се развиват съвместно в големи мрежи на взаимност

Тъй като теорията на Дарвин за естествения подбор през 19 век, е известно, че взаимодействията между видовете могат да генерират отговори, способни да оформят биоразнообразието на планетата.

Класическият пример за коеволюция чрез мутуализъм включва паразит и неговия гостоприемник. Когато първият развие нова форма на атака, вторият развива друг вид защита и се адаптира. Когато обаче става въпрос за широка мрежа от взаимодействия със стотици видове - като опрашвани от много насекоми растения - става по-трудно да се определи какви ефекти са предизвикали коеволюцията в тази мрежа.

В тези мрежи видове, които не си взаимодействат помежду си, все още могат да повлияят на еволюцията на видовете чрез косвени ефекти. Пример за косвен ефект би била еволюционна промяна в растението, причинена от опрашител, която в крайна сметка води до еволюционни промени в друг опрашител.

Ново изследване успя за първи път да определи количествено тежестта на косвените взаимодействия в коеволюцията. Изводът е, че въздействието може да бъде много по-голямо от очакваното.

В изследването, публикувано на 18 октомври в списание Nature , група еколози и биолози от пет институции - Университета на Сао Пауло (USP), Държавния университет в Кампинас, Университета на Калифорния, Екологичната станция Doñana и Университета в Цюрих - комбинирани еволюционна теория и мрежова теория, за да се изчисли как видовете могат да се развиват съвместно в големи мрежи на мутуализъм.

Изследователите, подкрепени от Фондацията за подкрепа на държавната изследователска дейност в Сао Пауло (Fapesp), разработиха математически модел за анализ на мрежи от взаимодействия и разделяне на ефектите от преките и косвените взаимодействия. Изследваните мрежи описват взаимните взаимодействия, които се случват на дадено място, като взаимодействията между пчели, които опрашват цветя при събиране на нектар или птици, които консумират плодове от различни видове растения и разпръскват семена.

Проучването също така дава важни резултати за адаптацията и уязвимостта на видовете в ситуации на резки промени в околната среда.

„Резултатите, които получихме с този подход, предполагат, че връзките между видовете, които не си взаимодействат директно помежду си, могат да имат по-голямо тегло от очакваното при коеволюцията на вида. Изненадващо е, че косвеното въздействие е по-голямо върху специализираните видове, тези, които взаимодействат само с един или няколко вида директно. Например, можем да си представим този процес като аналогичен на поведенческите промени при хората, медиирани от социалните мрежи. Често тези промени са причинени от хора, с които не живеят директно, а знаят чрез общи приятели ”, каза Паулу Роберто Гимараеш младши, професор в Института по биология на USP и водещ автор на изследването.

Бяха анализирани 75 екологични мрежи, вариращи от много малки мрежи с около десет вида, до структури с повече от 300 вида взаимодействащи помежду си. Всяка мрежа се среща на различни места на планетата, в земна и морска среда. За да събере данните, екипът, сформиран, в допълнение към Гимарайнш, от Матиас Пирес (Unicamp), Педро Джордано (IEG), Жорди Баскомпте (Университет в Цюрих) и Джон Томпсън (UC-Санта Круз) разчита на сътрудничеството на изследователи, които по-рано описани взаимодействията във всяка мрежа.

С наличните данни екипът раздели шест типа мутуализъм на два основни класа: интимни мутуализми, случай на взаимодействия между анемони и риби-клоуни, които прекарват почти целия си живот в една единствена анемона, и мутуализми на множество партньори, като напр. опрашване, извършено от пчели и разпръскване на семена от гръбначни животни, които обикновено установяват много взаимодействия с различни видове на едно и също място.

Резултатите показаха, че видовете, които не взаимодействат директно, могат да бъдат толкова важни, колкото видовете, които взаимодействат директно, за да формират еволюцията на даден вид. Тежестта на преките и косвените взаимодействия обаче зависи от вида на мутуализма.

„Когато връзката е много интимна между партньорите в една и съща мрежа - какъвто е случаят с рибите-клоуни и анемоните или някои видове мравки, които живеят в дърветата - най-важното е прякото взаимодействие. Това е така, защото тези мрежи от взаимодействия са по-разделени. Така че, няма толкова много начини за разпространение на преките ефекти. Когато взаимодействието не е толкова интимно, косвените ефекти могат да имат дори по-голям ефект от директните ефекти върху еволюцията на даден вид ”, каза Матиас Пирес от Института по биология на Unicamp, друг автор на изследването.

При симулация, проведена с дисперсионна мрежа от богати на видове семена, по-малко от 30% от селективните ефекти върху специализираните видове са насочени от преките му партньори, докато ефектите от косвените видове представляват около 40%.

Въпрос на време

Едно от явните последици за въздействието на косвените взаимоотношения е по-голямата уязвимост на видовете в ситуации на резки промени в околната среда. Това е така, защото колкото по-важни са косвените ефекти, толкова по-бавен може да бъде процесът на адаптиране към промените.

„Екологичната промяна, която засяга един вид, може да генерира каскаден ефект, който се разпространява и върху други видове, които също се развиват в отговор, причинявайки нов селективен натиск. Косвените ефекти могат да създадат противоречив селективен натиск и видовете могат да отнемат много време, за да се адаптират към нови ситуации, което може да направи тези видове по-уязвими от изчезване. В крайна сметка промените в околната среда могат да причинят промени, които са по-бързи от способността на видовете, потопени в мрежа, да се адаптират “, каза Гимараеш.

Количественото определяне на косвените ефекти в сложни мрежи е предизвикателство не само за екологията. Косвените ефекти са основен компонент на процеси, които засягат генетичната структура на популациите, финансовия пазар, международните отношения и културните практики.

„Интересното при използването на този метод, който разработихме, е, че той може да се прилага в няколко области. Мрежовият подход за взаимодействие е трансдисциплинарен и инструментите, разработени да отговорят на въпроси по конкретна тема в екологията, например, могат да се използват за изучаване на въпроси относно социалните мрежи или икономиката, просто бъдете креативни “, каза Пирес.

Статията Индиректни ефекти движат коеволюцията в мутуалистични мрежи (doi: 10.1038 / nature24273), от Пауло Р. Гимараеш младши, Матиас М. Пирес, Педро Йордано, Жорди Баскомпте и Джон Н. Томпсън, може да се прочете в Nature (кликнете тук).

Източник: Agência Fapesp