62.9
73.13
19 июля 2018

Математическая модель объяснила парадокс планктона

Наука 16.04.2018
Математическая модель объяснила парадокс планктона
Ученые математически смоделировали жизнь микробных сообществ, объяснив, как им удается поддерживать разнообразие и стабильность одновременно. Результаты работы изложены в Physical Review Letters, а препринт научной статьи можно бесплатно прочитать на сайте Arxiv.
Много лет биологи не могли разгадать секрет сообщества морских микроорганизмов и понять, как оно может быть столь разнообразным, оставаясь при этом стабильным. Такими чертами могут похвастаться не только одноклеточные обитатели водоемов, но и сообщества микробов, живущие в телах крупных организмов и в других местах.
В большинстве таких сообществ есть «центральные» виды, представителей которых больше всего, и «периферические» — менее важные. Они все конкурируют за один ресурс или ограниченный круг ресурсов. Согласно предыдущим подсчетам и более ранним моделям, рост численности одних популяций должен быть резким и экспоненциальным, что может нарушить равновесие всего сообщества. Побеждая в численности, одни популяции должны захватывать большую часть ресурса, лишая остальных пищи по принципу конкурентного исключения. Но в реальности такого не происходит, и сообщество сохраняет стабильность. Ученые называют это парадоксом планктона.
Одна из главных теорий, объясняющих парадокс, базируется на двух основных принципах. Первый состоит в том, что некоторые бактерии поедают отбросы и отходы, которые выделяют остальные. Другой опирается на то, что новички в сообществе должны выбирать свободные экологические ниши или лучше, чем другие члены сообщества, занимать уже существующие.
Исследователи создали математическую симуляцию этой теории, задав набор начальных правил. Каждый участник сообщества мог потреблять лишь один тип ресурса, вызывая производство двух новых типов. Также ученые предположили, что появляющиеся члены экосистемы могут выжить, только если они найдут себе нишу, заняв пустую или научившись лучше использовать уже занятый ресурс.
Модель позволила создать виртуальное сообщество, где, как и в настоящих сообществах микроорганизмов, сохранялись стабильность и многообразие. Математики заметили, что на ранних стадиях развития их виртуальной экосистемы иногда возникали повальные «вымирания», когда власть захватывали новые виды, более эффективно использующие ресурс. Затем погибали виды, питавшиеся отходами бывших «фаворитов». Но со временем сообщество стало более стабильным, и такие вымирания стали случаться намного реже.
Яковенко намерен обсудить с новым главой МИД Британии дело Скрипалей
Яковенко намерен обсудить с новым главой МИД Британии дело Скрипалей Посол России в Британии Александр Яковенко намерен провести встречу с новым британским министром иностранных дел Джереми Хантом и обсудить с ним...
Розенбаум рассказал о «страшном диагнозе»
Розенбаум рассказал о «страшном диагнозе» В СМИ появилась информация о том, что у певца Александра Розенбаума рак. Об этом сообщил легендарный исполнитель Иосиф Кобзон. Сам Розенбаум...
Больной раком Юдашкин выглядит худее красавицы-жены
Больной раком Юдашкин выглядит худее красавицы-жены Иосиф Кобзон шокировал общественность, на всю страну рассказав о том, что у дизайнера Валентина Юдашкина из-за рака пошли метастазы. Поклонники...
Российский олигарх после отравления Скрипалей чудом сбежал от британских спецслужб
Российский олигарх после отравления Скрипалей чудом сбежал от британских спецслужб О спецоперации по спасению бывшего олигарха и экс-депутата Сергея Капчука можно писать "шпионский роман". Три месяца он "петлял" по миру, убегая...