Članek raziskovalcev iz Brazilije in drugih držav, objavljen v Nature, združuje evolucijske in mrežne teorije, da bi izračunal, kako se lahko vrste sooblikujejo v velikih mrežah vzajemnosti
Od Darwinove teorije naravne selekcije v 19. stoletju je znano, da lahko interakcije med vrstami ustvarijo odzive, ki lahko oblikujejo biotsko raznovrstnost planeta.
Klasičen primer koevolucije z vzajemnostjo vključuje parazita in njegovega gostitelja. Ko prvi razvije novo obliko napada, drugi razvije drugo vrsto obrambe in se prilagodi. Ko pa gre za široko mrežo interakcij s stotinami vrst - kot so rastline, ki jih oprašujejo številne žuželke -, je težje določiti, kakšni učinki so spodbujali koevolucijo v tej mreži.
V teh mrežah lahko vrste, ki med seboj ne vplivajo, še vedno vplivajo na njihov razvoj s posrednimi učinki. Primer posrednega učinka bi bila evolucijska sprememba rastline, ki jo povzroči opraševalec, ki na koncu povzroči evolucijske spremembe drugega opraševalca.
Nova raziskava je prvič lahko količinsko opredelila težo posrednih interakcij v koevoluciji. Zaključek je, da je lahko vpliv veliko večji od pričakovanega.
V študiji, objavljeni 18. oktobra v reviji Nature , je skupina ekologov in biologov iz petih institucij - Univerze v Sao Paulu (USP), Državne univerze v Campinasu, Kalifornijske univerze, Doñana Ecological Station in Univerze v Zürichu - združila evolucijska teorija in teorija omrežij za izračun, kako se lahko vrste sooblikujejo v velikih mrežah vzajemnosti.
Raziskovalci so ob podpori Državne fundacije za podporo raziskovanju v Sao Paulu (Fapesp) razvili matematični model za analizo mrež interakcij in ločevanje učinkov neposrednih in posrednih interakcij. Preučene mreže opisujejo medsebojne interakcije, ki se pojavijo na določenem mestu, na primer interakcije med čebelami, ki oprašujejo rože pri nabiranju nektarja, ali pticami, ki uživajo plodove različnih vrst rastlin in razpršijo semena.
Študija prinaša tudi pomembne rezultate za prilagajanje in ranljivost vrst v razmerah nenadnih okoljskih sprememb.
»Rezultati, ki smo jih dobili s tem pristopom, kažejo, da imajo lahko odnosi med vrstami, ki med seboj ne vplivajo neposredno, večjo težo, kot je bilo pričakovano pri koevoluciji vrste. Presenetljivo je, da je posredni vpliv večji na specializirane vrste, tiste, ki neposredno komunicirajo z eno ali nekaj vrstami. Na primer, ta proces si lahko predstavljamo kot analogen vedenjskim spremembam pri ljudeh, ki jih posredujejo socialna omrežja. Pogosto te spremembe povzročijo ljudje, s katerimi ne živijo neposredno, temveč jih poznajo skupni prijatelji, «je povedal Paulo Roberto Guimarães mlajši, profesor na USP-jevem inštitutu za bioznanosti in vodilni avtor študije.
Analiziranih je bilo 75 ekoloških mrež, od zelo majhnih mrež s približno desetimi vrstami do struktur z več kot 300 vrstami medsebojnih interakcij. Vsaka mreža se pojavlja na različnih lokacijah na planetu, v kopenskih in morskih okoljih. Za zbiranje podatkov je ekipa, ki so jo poleg Guimarãesa sestavljali Mathias Pires (Unicamp), Pedro Jordano (IEG), Jordi Bascompte (Univerza v Zürichu) in John Thompson (UC-Santa Cruz), računala na sodelovanje raziskovalcev, ki predhodno opisal interakcije v vsaki mreži.
S podatki v rokah je ekipa razdelila šest vrst vzajemnosti v dva glavna razreda: intimni vzajemnosti, primer interakcij med vetrnicami in klovnami, ki skoraj vse življenje preživijo v eni sami vetrnici, in vzajemnosti več partnerjev, kot je npr. opraševanje, ki ga izvajajo čebele, in razprševanje semen s strani vretenčarjev, ki običajno vzpostavijo veliko interakcij z različnimi vrstami na istem mestu.
Rezultati so pokazali, da so vrste, ki ne vplivajo neposredno, lahko enako pomembne kot vrste, ki neposredno vplivajo na razvoj vrste. Vendar je teža neposrednih in posrednih interakcij odvisna od vrste vzajemnosti.
»Kadar so odnosi med partnerjema v isti mreži zelo intimni - kot je to pri ribah klovnah in vetrnicah ali nekaterih vrstah mravelj, ki živijo znotraj dreves -, so najpomembnejše neposredne interakcije. To je zato, ker so ta omrežja interakcij bolj razdeljena. Torej ni tako veliko načinov za širjenje neposrednih učinkov. Kadar interakcija ni tako intimna, imajo lahko posredni učinki celo večji učinek kot neposredni učinki na razvoj vrste, «je povedal Mathias Pires iz Unicampovega inštituta za biologijo, drugi avtor študije.
V simulaciji, izvedeni z disperzijsko mrežo vrst, bogatih s semeni, so manj kot 30% selektivnih učinkov na specializirano vrsto usmerjali njeni neposredni partnerji, medtem ko so učinki posrednih vrst predstavljali približno 40%.
Samo vprašanje časa
Ena od jasnih posledic za vpliv posrednih odnosov je večja ranljivost vrst v razmerah nenadnih okoljskih sprememb. To je zato, ker bolj kot so pomembni posredni učinki, počasnejši je lahko proces prilagajanja spremembam.
»Okoljska sprememba, ki prizadene eno vrsto, lahko povzroči kaskadni učinek, ki se razširi na druge vrste, ki se prav tako razvijajo kot odziv in povzročajo nove selektivne pritiske. Posredni učinki lahko povzročijo nasprotujoče si selektivne pritiske in vrste se lahko dolgo prilagajajo novim razmeram, zaradi česar so te vrste lahko bolj izpostavljene izumrtju. Končno lahko okoljske spremembe povzročijo spremembe, ki so hitrejše od zmožnosti prilagajanja vrst, potopljenih v mrežo, «je dejal Guimarães.
Kvantifikacija posrednih učinkov v zapletenih omrežjih ni izziv samo za ekologijo. Posredni učinki so temeljna sestavina procesov, ki vplivajo na genetsko strukturo prebivalstva, finančni trg, mednarodne odnose in kulturne prakse.
»Zanimivost uporabe te metode, ki smo jo razvili, je, da jo lahko uporabimo na več področjih. Pristop interakcijskega omrežja je transdisciplinaren in orodja, razvita za odgovor na vprašanja o določeni temi v ekologiji, se lahko na primer uporabljajo za preučevanje vprašanj o socialnih omrežjih ali ekonomiji, bodite le kreativni, «je dejal Pires.
Članek Posredni učinki spodbujajo koevolucijo v vzajemnih omrežjih (doi: 10.1038 / nature24273), avtorjev Paulo R. Guimarães Jr, Mathias M. Pires, Pedro Jordano, Jordi Bascompte in John N. Thompson, lahko preberete v Nature (kliknite tukaj).
Vir: Agência Fapesp