Виды распространяются рывками — и вот почему

Растения и животные, осваивая новые территории, часто делают это неравномерно: рывками, с большим прогрессом в один год и меньшим — или даже отступлением — в другой. Обычно это объясняют изменениями во внешней среде: рельефе, погоде или присутствии других видов, которые помогают или мешают.

Однако исследователи под руководством постдока Лорен Салливан и доцента Эллисон Шоу из Университета Миннесоты показали, что для объяснения такого неравномерного распространения не нужны внешние переменные. Подобная картина может возникать просто из-за характеристик самой популяции — комбинации эффекта снижения скорости роста при низкой плотности популяции (эффект Олли) и взаимосвязей между скоростью роста/расселения популяции и её плотностью.

Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, — часть работы по пониманию того, как виды расширяют свои ареалы. Результаты важны не только теоретически, но и для прогнозирования скорости распространения — и, следовательно, борьбы — с инвазивными видами, такими как изумрудная ясеневая златка, кудзу и короеды.

Чтобы изучить причины колебаний скорости инвазий, исследователи разработали и протестировали математические модели распространения видов. Они включили в модели:

• Эффект Олли (медленный рост при низкой плотности)
• Перекомпенсирующий рост популяции (всплеск размножения, выводящий плотность за равновесное состояние)
• Зависящее от плотности расселение (связь скорости распространения с плотностью)

Модели, сочетающие эффект Олли с одним из двух других факторов, воспроизвели наблюдаемые в реальности неравномерные паттерны.

«Большинство теорий предсказывает, что инвазии происходят с постоянной скоростью, или что более сложные факторы, такие как динамика "хищник-жертва" или неоднородность среды, вызывают её колебания. Наша работа показывает, что простая, внутренняя зависимость от плотности может индуцировать сложное поведение инвазии», — отметила Лорен Салливан.

Исследование также ставит новые вопросы. «Многие реальные популяции распространяются с разной скоростью. Мне интересно, какая часть этой вариативности обусловлена механизмами, которые мы выявили, а какая — другими экологическими сложностями», — сказала Эллисон Шоу.

Улучшение понимания механизмов неравномерного распространения позволит точнее прогнозировать расширение ареалов видов. Это, в свою очередь, поможет теоретикам лучше понять, как системы меняются со временем, а управляющим ресурсами — эффективнее предвидеть и реагировать на инвазии вредоносных чужеродных видов.