lovesouthernsocial.com

Članak istraživača iz Brazila i drugih zemalja, objavljen u časopisu Nature, kombinuje evolucionu i mrežnu teoriju da bi izračunao kako vrste mogu da evoluiraju u velikim mutualističkim mrežama

Od Darvinove teorije prirodne selekcije, u 19. veku, poznato je da interakcije između vrsta mogu generisati odgovore sposobne da oblikuju biodiverzitet planete.

Klasičan primer koevolucije kroz mutualizam uključuje parazita i njegovog domaćina. Kada prvi razvije novi oblik napada, drugi razvija drugu vrstu odbrane i prilagođava se. Međutim, kada je u pitanju široka mreža interakcija sa stotinama vrsta - kao što su biljke koje oprašuju mnogi insekti - teže je odrediti koji su efekti pokrenuli koevoluciju u ovoj mreži.

U ovim mrežama, vrste koje nisu u interakciji jedna sa drugom i dalje mogu uticati na evoluciju vrsta putem indirektnih efekata. Primer indirektnog efekta bi bila evoluciona promena u biljci izazvana jednim oprašivačem koja na kraju dovodi do evolucionih promena u drugom oprašivaču.

Novo istraživanje je uspelo da kvantifikuje, po prvi put, težinu indirektnih interakcija u koevoluciji. Zaključak je da uticaj može biti mnogo veći od očekivanog.

U studiji, objavljenoj 18. oktobra ove godine u časopisu priroda, grupa ekologa i biologa iz pet institucija – Univerziteta Sao Paulo (USP), Državnog univerziteta Kampinas, Univerziteta Kalifornije, Ekološke stanice Donjana i Univerziteta u Cirihu – kombinuje evolucionu teoriju i teoriju mreže kako bi izračunala kako vrste mogu zajedno evoluirati u velikim mrežama uzajamnosti.

Istraživači, uz podršku Fondacije za podršku istraživanju države Sao Paulo (Fapesp), razvili su matematički model za analizu mreža interakcija i odvajanje efekata direktnih i indirektnih interakcija. Proučene mreže opisuju uzajamne interakcije koje se dešavaju na lokaciji, kao što su interakcije između pčela koje oprašuju cveće sakupljajući nektar ili ptica koje konzumiraju plodove različitih biljnih vrsta i raspršuju seme.

Studija takođe donosi važne rezultate za adaptaciju i ranjivost vrsta u situacijama naglih promena životne sredine.

„Rezultati koje smo dobili ovim pristupom sugerišu da odnosi između vrsta koje nisu u direktnoj interakciji jedna sa drugom mogu imati veću težinu nego što se očekivalo u koevoluciji vrsta. Iznenađujuće, indirektni uticaj je veći za specijalističke vrste, one koje direktno komuniciraju samo sa jednom ili nekoliko vrsta. Kao primer, možemo zamisliti ovaj proces kao analogan promenama u ponašanju ljudi posredovanim društvenim mrežama. Ove promene često izazivaju ljudi sa kojima ne žive direktno, već poznaju preko zajedničkih prijatelja“, rekao je Paulo Roberto Gimaraes mlađi, profesor na Institutu za biološke nauke USP i glavni autor studije.

Analizirano je 75 ekoloških mreža, od veoma malih mreža, sa oko deset vrsta, do struktura sa više od 300 vrsta koje međusobno deluju. Svaka mreža se odvija na različitim mestima na planeti, u kopnenim i morskim sredinama. Da bi prikupio podatke, tim koji su, pored Gimaraeša, formirali Matijas Pires (Unicamp), Pedro Jordano (IEG), Jordi Bascompte (Univerzitet u Cirihu) i Džon Tompson (UC-Santa Cruz) je imao saradnju istraživača koji su prethodno opisane interakcije u svakoj mreži.

Sa podacima u ruci, tim je podelio šest tipova uzajamnosti kategorisanih u dve velike klase: intimni uzajamnosti, slučaj interakcije između anemona i riba klovnova koji provode praktično ceo život u jednoj anemoni i uzajamnosti više partnera, kao što je oprašivanje koje vrše pčele i raspršivanje semena od strane kičmenjaka, koji normalno uspostavljaju mnoge interakcije sa različitim vrstama na istom mestu.

Rezultati su pokazali da vrste koje nisu u direktnoj interakciji mogu biti podjednako važne kao i vrste koje direktno deluju u oblikovanju evolucije vrste. Međutim, težina direktnih i indirektnih interakcija zavisi od vrste mutualizma.

„Kada je odnos veoma blizak između partnera u istoj mreži – kao što je slučaj sa ribama klovnovima i anemonama ili određenim vrstama mrava koji žive unutar drveća – ono što je najvažnije su direktne interakcije. To je zato što su ove mreže interakcije više podeljene. Dakle, nema toliko načina da se direktni efekti šire. Kada interakcija nije tako bliska, indirektni efekti mogu imati još veći efekat od direktnih na evoluciju vrste“, rekao je Matijas Pires sa Instituta za biologiju u Unicampu, drugi autor studije.

U simulaciji koja je izvedena sa mrežom rasprostranjenja semena bogata vrstama, manje od 30% selektivnih efekata na specijalističke vrste je bilo izazvano njenim direktnim partnerima, dok su efekti indirektnih vrsta činili oko 40%.

Питање времена

Jedna od jasnih posledica za uticaj indirektnih odnosa je veća ranjivost vrsta u situacijama nagle promene životne sredine. To je zato što što su indirektni efekti važniji, proces prilagođavanja promenama može biti sporiji.

„Promena životne sredine koja utiče na jednu vrstu može da generiše efekat talasanja koji se širi na druge vrste koje takođe evoluiraju kao odgovor, izazivajući nove selektivne pritiske. Indirektni efekti mogu stvoriti konfliktne pritiske selekcije i vrstama može biti potrebno mnogo vremena da se prilagode novim situacijama, što ove vrste može učiniti podložnijim izumiranju. Na kraju, promene životne sredine mogu izazvati promene koje su brže od sposobnosti vrsta koje su uronjene u mrežu da se prilagode“, rekao je Gimaraes.

Kvantifikovanje indirektnih efekata u složenim mrežama je izazov ne samo za ekologiju. Indirektni efekti su fundamentalna komponenta procesa koji utiču na genetsku strukturu populacija, finansijsko tržište, međunarodne odnose i kulturne prakse.

„Zanimljiva stvar u korišćenju ove metode koju smo razvili je da se može primeniti u nekoliko oblasti. Pristup interakcijskih mreža je transdisciplinaran i alati razvijeni da odgovore na pitanja o specifičnoj temi u ekologiji, na primer, mogu se koristiti za proučavanje pitanja o društvenim mrežama ili ekonomiji, samo budite kreativni“, rekao je Pires.

Чланак Indirektni efekti pokreću koevoluciju u mutualističkim mrežama (doi:10.1038/nature24273), autora Paula R. Gimaraesa Jr., Mathiasa M. Piresa, Pedra Jordana, Jordi Bascomptea i Johna N. Thompsona, može se pročitati u priroda (Кликните овде).