Учёные разработали уравнения для прогнозирования и сравнения переломных моментов в экосистемах
Исследователи создали формулы, которые позволяют сравнивать, насколько различные взаимозависимые экосистемы близки к переломному моменту (tipping point) — точке, после которой система необратимо меняет своё состояние. Это даёт метод для определения приоритетов в защите деградирующих экосистем.
Суть метода
Раньше учёные могли обнаружить лишь ранние предупреждающие сигналы приближения к переломному моменту, но не могли измерить точное «расстояние» до него. Команда под руководством Цзяньси Гао (Rensselaer Polytechnic Institute) решила эту проблему, разработав:
- Общий подход к уменьшению размерности данных для сложных систем, что позволяет точно измерить это расстояние.
- Масштабирующий коэффициент, который позволяет сравнивать устойчивость (resilience) разных систем в одной шкале.
Как это работает
Устойчивость экосистемы — это её способность восстанавливаться после нарушений (потери видов, вторжения, деятельность человека). В математических терминах, устойчивость — это расстояние до границы бассейна притяжения (attraction basin).
- Пример: Если бассейн притяжения — это лес, а другой — саванна, то пока система (лес) остаётся внутри своей границы, она будет восстанавливаться. Пересечение границы ведёт к необратимому переходу в состояние саванны.
Применение и результаты
- Метод был протестирован на 54 различных средах по всему миру.
- Он универсален и может применяться не только к экологическим, но и к биологическим, инженерным и социальным системам (например, для анализа цепочек поставок).
- Исследователи также работают над алгоритмом восстановления систем после сбоя.
Цитата: «Когда так много экосистем страдает от последствий изменения климата, возможность показать, как мало времени у нас осталось для вмешательства, прежде чем будет достигнута точка невозврата, имеет критическое значение», — отмечает Кёрт Бренеман, делан Школы науки Rensselaer.
Исследование опубликовано в журнале Nature Ecology & Evolution.