Эксперты о квантовых компьютерах
Подробнее
17.11.2020
Сколтех

Экосистемы способны противостоять изменениям окружающей среды, но лишь до определенного предела

4.3

Группа ученых из Сколтеха и университетов Канады и Чили провела исследование с использованием математических моделей эволюции в поиске ответа на актуальный с точки зрения текущей экологической ситуации вопрос: насколько успешно экосистемы могут адаптироваться к изменениям окружающей среды? Специалисты установили, что скорость этих изменений является основным фактором, определяющим выживаемость видовых сообществ, поэтому для поддержания жизнеспособности экосистем достаточно обеспечить снижение темпов изменения климата, разрушения среды обитания и других негативных процессов.

Большой коралловый риф – одна из самых уязвимых экосистем перед изменением климата / ©4.404content.com

Результаты исследования опубликованы в журнале Ecology and Evolution. В условиях непрерывного развития человеческой цивилизации и увеличения нагрузки на экосистемы, прежде всего, в связи с глобальным изменением климата и разрушением естественной среды обитания, многие виды могут оказаться на грани исчезновения. В настоящее время широко обсуждаются вопросы о том, может ли живая природа адаптироваться к возрастающей нагрузке и существует ли предел устойчивости у экосистем.

«Главной отличительной чертой всех живых организмов является их способность адаптироваться к новым условиям окружающей среды. Это происходит как при расширении ареалов обитания, так и при климатических изменениях. Благодаря этому свойству мы наблюдаем такое разнообразие живых организмов. Адаптации к изменениям в окружающей среде это не только длительные макроэволюционные процессы, такие как видовая диверсификация или вымирание, но и более быстрые, в результате которых у существующих популяций формируются новые признаки.

Например, адаптация кораллов к повышению температуры океана, предотвращающая их обесцвечивание, или развитие устойчивости к антибиотикам и другим лекарственным препаратам», – рассказывает соавтор статьи Ярослав Исполатов из Университета Сантьяго де Чили (USACH). По его словам, для того чтобы выбрать оптимальную стратегию решения этих экологических и медицинских проблем, необходимо как следует разобраться в механизмах, лежащих в основе адаптации. Исследовать эволюционные процессы в лабораторных условиях довольно сложно, поэтому в настоящее время проводятся многочисленные теоретические исследования с использованием эволюционных моделей.

Это позволяет выявить ряд факторов, увеличивающих или уменьшающих вероятность выживания видовых сообществ в меняющихся условиях. Учитывая наблюдающийся в последнее время беспрецедентно высокий темп изменения целого ряда важнейших параметров окружающей среды, аспирантка Сколтеха и первый автор статьи Евгения Алексеева и ее коллеги уделяют основное внимание скорости этих изменений.

Исследователи провели симуляции эволюции видовых сообществ на основе логической модели с конкуренцией – в моделях этого типа внутривидовая и межвидовая конкуренция ограничивает рост популяции. В симуляциях исследователи использовали абиотические, то есть внешние, параметры, которые изменялись во времени с разной скоростью, и наблюдали за последствиями этих изменений на видовые сообщества, такими как, расширение существующих и формирование новых видов, а также полное вымирание вида.

В результате исследования Алексеева и ее коллеги пришли к следующему выводу: хотя неблагоприятные экологические изменения чаще всего приводят к сокращению количества видов, общей численности популяции и фенотипического разнообразия, наиболее важным фактором, определяющим конечный результат, является именно скорость этих изменений, которая может достигать некоторой критической точки, за пределами которой ни один из видов, рассмотренных в модели, не сможет выжить.

«Мы стремились выявить главные факторы, оказывающие наиболее существенное влияние на выживание сообщества. Мы установили, что экологическая нагрузка на сообщество зависит от его особенностей, поэтому некоторые экологические системы подвержены большему риску исчезновения, нежели другие. Наиболее уязвимыми оказались системы с высокоорганизованными видами.

Это похоже на правду, так как мы уже наблюдаем тяжелые последствия экологических изменений для экосистем с высокоорганизованными видами. Например, серьезную обеспокоенность вызывает арктическая экосистема с ее красивыми и уникальными млекопитающими – белыми медведями, лисами, тюленями, белугами и другими», – отмечает Евгения Алексеева.

По ее мнению, главный вывод проведенного теоретического исследования заключается в том, что «диапазон темпов изменения окружающей среды, при которых страдают лишь отдельные сообщества, а многие другие способны адаптироваться, относительно узок. Если скорость изменений превысит определенное критическое значение многие сообщества утратят прежнее разнообразие или полностью исчезнут».

«Изменения в окружающей среде с каждым годом происходят все быстрее, поэтому проблема уже приобретает глобальный характер, не ограничиваясь лишь отдельными экосистемами, страдающими от этих процессов», – отмечает в заключение Алексеева. Работа проводилась при участии исследователей из Университета Британской Колумбии (Канада) и Университета Сантьяго де Чили (USACH). 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Позавчера, 14:06
Мария Азарова

Американские исследователи оценили вероятность повторного заражения коронавирусами SARS-CoV, HCoV-229E, HCoV-OC43, HCoV-NL63 и особенно SARS-CoV- 2.

7 часов назад
Мария Роговая

От вирусов нет лекарств — помогают только антитела. Они есть не у всех. Можно научить организм человека производить их самостоятельно, с помощью вакцины. А можно их просто изготовить и ввести больному. Первые российские антитела к SARS-CoV-2 уже созданы и проходят доклинические испытания.

Сегодня, 06:00
Мария Азарова

По мнению японских ученых, гиперинсулинемию и связанную с ней сверхэкспрессию белка GRP78 следует рассматривать как терапевтическую или профилактическую цели в свете пандемии коронавируса.

Позавчера, 14:06
Мария Азарова

Американские исследователи оценили вероятность повторного заражения коронавирусами SARS-CoV, HCoV-229E, HCoV-OC43, HCoV-NL63 и особенно SARS-CoV- 2.

22 октября
Александр Березин

Повелители тундростепей Евразийского континента, оказывается, вовсе не вымерли с концом ледникового периода. Вопреки тому, что считалось ранее, они выжили — как минимум на Таймыре и как минимум до 1900 года до нашей эры. А это на много веков позже постройки пирамиды Хеопса. Получается, человек не привел мамонта к вымиранию? Или, напротив, нашел затерянные на Таймыре остатки вида и уничтожил их совсем недавно? Это сложный вопрос, от которого зависит ответ на другой: могут ли слоны заселить Север России и в наши дни?

22 октября
Ольга Иванова

Американские исследователи пришли к выводу, что человеческий мозг уменьшился из-за процессов глобализации, кооперации и разделения труда.

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: