64.07
72.24
19 апреля 2019

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.
Трамп возложил ответственность за «вмешательство» России в выборы на Обаму
Трамп возложил ответственность за «вмешательство» России в выборы на Обаму Президент США Дональд Трамп в своем твиттере заявил, что его предшественник на президентском посту Барак Обама не предпринял никаких мер в ответ...
Jyllands-Posten (Дания): «Северный поток — 2» критикует Данию
Jyllands-Posten (Дания): «Северный поток — 2» критикует Данию Компания «Северный поток — 2» уже больше года ждет, когда Дания наконец рассмотрит заявки на прокладку в ее водах трубопровода. И вот...
«Твой максимум — это Дулин»: муж Бородиной обрушился с критикой на Светлакова
«Твой максимум — это Дулин»: муж Бородиной обрушился с критикой на Светлакова Муж телеведущей проекта «Дом-2» Ксении Бородиной Курбан Омаров нелестно высказался в Instagram в адрес популярного юмориста Сергея Светлакова...
«Артист поет столько, сколько может и хочет»: Пригожин ответил на критику юбилейного концерта Аллы Пугачевой
«Артист поет столько, сколько может и хочет»: Пригожин ответил на критику юбилейного концерта Аллы Пугачевой Несмотря на то, что Иосиф Пригожин не смог побывать на юбилейном концерте Аллы Пугачевой (он отмечал день рождения своей супруги певицы...