Экологические "точки перелома" — ключ к прогнозированию вымираний

Исследователи из Университета штата Северная Каролина создали модель, имитирующую реакцию по‑разному адаптированных популяций на быстрые климатические изменения. Результаты показывают, что в зависимости от адаптивной стратегии популяции даже крошечные изменения в изменчивости климата могут создать "точку перелома", ведущую к вымиранию.

Карлос Ботеро, постдок Инициативы по биологической сложности и Юго‑восточного климатического научного центра, хотел выяснить, как разнообразные популяции организмов могут справляться с быстро меняющимися, менее предсказуемыми климатическими вариациями.

Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

"Организмы склонны выбирать стратегию для реагирования на изменения среды, — говорит Ботеро. — Некоторые изменяют экспрессию генов либо при рождении, либо в течение жизни (необратимая и обратимая пластичность). Некоторые используют "хеджирование ставок", производя потомство, адаптированное к одному из двух возможных исходов, чтобы выжила хотя бы половина. А некоторые полагаются на обычную эволюцию (адаптивное отслеживание), чтобы успевать за изменениями. Мы хотели определить, какие стратегии работают лучше в определённых условиях, и найти точку, после которой стратегия перестаёт быть жизнеспособной".

Ботеро и его коллеги создали виртуальные организмы, способные изменять свою "изоляцию" (например, толщину шерсти, потоотделение) для адаптации к температуре, и поместили их в симуляции с областями быстрых и медленных температурных изменений, а также высокой и низкой предсказуемости.

Результаты соответствовали серии "зон", где каждая адаптивная стратегия работала лучше всего:

• Организмы с обратимой пластичностью лучше справлялись в высокопредсказуемой среде, даже при быстрых изменениях.
• Организмы, полагающиеся на адаптивное отслеживание, успешно существовали независимо от предсказуемости, но только при медленной скорости изменений.

Однако, когда организм приближался к границе своей "зоны", малейшее изменение либо в предсказуемости, либо в скорости изменений приводило к быстрому вымиранию. Эти "точки перелома" могли возникать даже при статистически незначительных изменениях.

"Эти результаты соответствуют ожиданиям, — отмечает Ботеро. — Внутри своих зон большинство стратегий допускают некоторую изменчивость, иногда очень большую. Но у границы зоны даже крошечное изменение делает первоначальную адаптивную стратегию нерабочей и ведёт к немедленному вымиранию.

Мы надеемся, что эта модель станет первым шагом к выявлению популяций, существующих вблизи этих границ, чтобы лучше определять виды, наиболее подверженные риску вымирания".