'Интернет природы' помогает исследователям изучать паутину жизни
Новая статья под руководством доктора Ульриха Брозе из Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия (iDiv) и Йенского университета имени Фридриха Шиллера расширяет понимание того, как виды взаимодействуют внутри экосистем через так называемый «Интернет природы».
Опубликованная в Nature Ecology & Evolution, статья показывает, что виды обмениваются не только веществом и энергией, но и жизненно важной информацией, которая влияет на поведение, взаимодействия и динамику экосистем, — раскрывая ранее скрытые характеристики природных экосистем.
Традиционно экологические исследования концентрировались на материальных взаимодействиях, таких как питание, опыление и распространение семян. Однако эта новая работа проливает свет на важнейшую роль обмена информацией между видами.
«Понимание процессов в природных экосистемах без учёта потока информации через Интернет природы было бы похоже на попытку понять, куда и почему отправляются товары в человеческих обществах, не принимая во внимание интернет», — объясняет первый автор Ули Брозе, руководитель исследовательской группы «Теория в науке о биоразнообразии» в iDiv.
Интеграция этих двух потоков — информации с традиционными материальными связями, такими как пищевые сети, — меняет понимание того, как нарушения распространяются внутри экосистем (распространение возмущений) и как сообщества сопротивляются этим нарушениям или восстанавливаются после них (устойчивость сообщества).
Три уровня обмена информацией
Исследователи выделяют три типа информационных связей внутри экосистем: трофические информационные связи, чистые информационные связи и экологические информационные связи.
Трофические информационные связи включают сигналы, которыми обмениваются хищник и жертва. Например, волки используют тропы и визуальные наблюдения, чтобы найти лося, а лоси реагируют на присутствие волков, сбиваясь в группы и прячась в густой растительности.
Чистые информационные связи описывают взаимодействия между видами, не связанными напрямую питанием, например, теми, кто делит общего хищника или ресурс. Например, когда гиена видит кружащегося стервятника, она внимательно следит за его поведением, чтобы сделать вывод о возможном наличии поблизости туши.
Этот визуальный сигнал является частью потоков информации, составляющих «Интернет природы», формирующих перемещения и взаимодействия видов.
Экологические информационные связи позволяют видам адаптировать свои перемещения и поведение в ответ на сигналы из окружающей среды, включая климатические сигналы или колебания температуры. Примеры: реакция мотыльков на свет ночью, строительство пауками паутины рядом с источниками света и изменение хамелеонами камуфляжа и окраски в ответ на окружающую среду.
Понимание взаимосвязанности в условиях изменений
Авторы также подчёркивают, как нарушения, вызванные деятельностью человека, такие как искусственный свет, шум и запах (сенсорное загрязнение), могут изменять информационные ландшафты, преобразуя поведение и экологическую динамику.
«Дорожное движение и промышленные сооружения не только загрязняют воздух, но и мешают вибрационным сигналам, которые, например, муравьи используют для координации своей деятельности», — объясняет соавтор доктор Мириам Хирт из iDiv и Йенского университета.
«Это всего лишь один пример того, как деятельность человека может нарушить вибрационную и феромонную коммуникацию, необходимую для размножения, поиска пищи и социальной сплочённости насекомых».
Изменения среды, через которую виды общаются, могут нарушить передачу сигналов и обмен информацией, потенциально препятствуя способности видов к коммуникации, поиску ресурсов или адаптации к окружающей среде. Это подчёркивает необходимость стратегий сохранения, которые смягчают сенсорное загрязнение.
Опираясь на исследования в области экологии пищевых сетей, авторы призывают уделить приоритетное внимание дальнейшему изучению сетей информационных потоков. Это включает идентификацию отправителей и получателей сигналов, понимание сенсорной способности и скорости затухания сигналов, а также сбор данных с помощью таких инструментов, как природные аудиоландшафты и вибрационные профили.
«Учёт интернета природы изменит наше восприятие того, как животные, растения и микробы действуют в живом мире: от концепции пассивного движения частиц, как в физике или химии, к более реалистичному акценту на живых существах, которые производят и используют информацию», — добавляет Брозе.
«Последствия этого сдвига выходят за рамки теоретической экологии и окажут существенное влияние на то, как мы защищаем не только среду обитания видов, но и их информационные пути через эту среду».