Математическая модель поможет предсказывать и предотвращать будущие вымирания

Ученые разработали математическую модель для описания взаимодействий в экологических пищевых сетях, чтобы лучше понять динамику сложных сетей. Исследование, проведенное профессором физики Северо-Западного университета Адильсоном Моттером и его студентом Сагаром Сахасрабудхе, опубликовано в выпуске Nature Communications от 25 января. Работа показывает, как вмешательство человека может эффективно помочь усилиям по сохранению видов.

Контроль вымираний через управление популяциями

Более 70% вымираний в каскадах можно предотвратить, используя только доступные ресурсы системы, без введения новых факторов. Модель предлагает теоретическую основу для действий, направленных на смягчение каскадов вымирания в сетях пищевых цепей.

Ключевой вывод кажется неинтуитивным: каскады вымирания часто можно смягчить, подавляя — а не усиливая — популяции определенных видов. В многочисленных случаях прогнозируется, что даже упреждающее удаление вида, которому в ином случае грозит вымирание в каскаде, может предотвратить исчезновение других видов.

Широкое применение математического подхода

Хотя прямое применение модели полезно для управления экосистемами, ее математическая основа универсальна. Инновационная концепция для области сложных сетей заключается в том, что крупномасштабных сбоев можно избежать, предотвращая волны отказов, следующие за первоначальным событием.

Этот подход может быть использован для стабилизации различных сложных сетей:

• Биохимические сети: чтобы замедлить или остановить прогрессирование болезней, вызванных изменениями внутри клеток.
• Технологические сети: например, «умные» энергосети для предотвращения блэкаутов.
• Финансовые сети: выявление ключевых факторов на ранних стадиях спада, которое при вмешательстве человека потенциально может спасти миллиарды долларов.

Модель перспективна для изучения изменяющихся сред, так как позволяет оценивать неопределенность.