Понимание того, как взаимодействуют паразитоиды и хозяева и как их взаимодействия меняются под влиянием человека, критически важно для понимания экосистем. Новое исследование, проведенное международной группой исследователей, показало, что математические модели могут предсказывать сложные изменения поведения насекомых, используя простое описание предпочтений насекомых. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications 6 октября, позволило предсказать уровень паразитизма после вырубки леса без необходимости в обширных полевых данных.«Сбор полевых данных необходим, но дорого, поэтому здорово показать, что мы можем использовать математические модели, чтобы помочь сосредоточить усилия и сделать сбор данных более эффективным», — Филипп Станиченко, доктор философии, ведущий автор и научный сотрудник Национального социо-экологического института.
Центр синтеза (SESYNC). «Сталкиваясь со всеми сложными взаимоотношениями между видами, а также между видами и окружающей средой, удивительно, что мы можем выявить простые закономерности, которые, хотя и не идеальны, но описывают, как люди могут одинаково влиять на паразитизм в разных местах по всему миру».Станиченко намеревался выяснить, зафиксированы ли изменения в конкретном типе паразитарного взаимодействия между паразитоидами и их хозяевами, общие черты сходства между наборами данных из разных стран и, следовательно, могут ли они быть предсказуемыми.
Станиченко и его коллеги проанализировали данные о пчелах, осах и их паразитоидах, собранные с помощью гнезд-ловушек. К этим исследованиям присоединились бывший советник Станиченко, Феликс Рид-Цохас, доктор философии, в Центре сложности CABDyN в бизнес-школе Саид Оксфордского университета, Оуэн Льюис, доктор философии, профессор экологии Оксфордского университета, Джейсон Тилианакис, доктор философии, профессор экологии Кентерберийского университета в Новой Зеландии, Маттиас Альбрехт, доктор философии, исследователь Института наук об устойчивом развитии в Швейцарии, Валери Кудрен, доктор философии, исследователь Средиземноморья Институт морского и наземного биоразнообразия и экологии во Франции и Александра-Мария Кляйн, профессор экологии Фрайбургского университета в Германии.Они основывали свои выводы на данных о взаимодействии паразитоидов и хозяина, собранных в Эквадоре, Индонезии и Швейцарии на полевых участках, расположенных в различных экосистемах, включая тропические леса и агролес, умеренные луга и равнины, а также измененные человеком среды обитания, такие как как пастбища и рисовые поля. Поскольку паразитоиды могут атаковать несколько хозяев, данные взаимодействия могут быть объединены для построения сетей, которые описывают в одном математическом объекте относительные уровни паразитизма среди нескольких видов на полевом участке.
Учитывая эти данные, исследователи сначала разработали способ извлечения предпочтений паразитоидов для каждого хозяина из экологических сетей.«Много информации о поведении и реакции видов на окружающую среду содержится в экологических сетях, но вопрос в том, как сделать эту информацию полезной для прогнозов», — сказал Станиченко. «В конце концов, мы поняли, что ответ заключался в предпочтениях взаимодействия, которые количественно определяют, насколько больше или меньше паразитоидов атакуют своих хозяев по сравнению с исходным ожиданием того, что они атакуют каждый раз, когда паразитоид случайным образом сталкивается с одним из своих возможных хозяев».Соавтор Льюис добавил: «Было бы очень сложно и долго изучать пищевое поведение всех этих видов в полевых условиях, особенно в экосистемах с большим разнообразием, таких как тропические леса.
К счастью, оказывается, что использование предпочтений взаимодействия может позволить нам чтобы пропустить этот шаг ".Станиченко продолжил: «Мы обнаружили, что, когда предпочтения взаимодействия менялись, они происходили одинаково в каждой стране. Это означало, что мы могли разрабатывать модели, отражающие систематические изменения предпочтений взаимодействия, чтобы делать прогнозы в новых местах, без необходимости собирать много новых данные о взаимодействии ".«Добавление данных о предпочтениях в сети взаимодействия — большой шаг вперед, потому что оно позволяет уточнить карту взаимодействий от простого списка кто-кого-до показателей, которые фактически предоставляют информацию об относительной интенсивности этих взаимодействий. благо для предсказания и важная цель для включения в будущие исследования », — прокомментировал Билл Фэган, профессор и заведующий кафедрой биологии Университета Мэриленда, который не принимал участия в проекте.
Станиченко и его коллеги сосредоточились на вырубке лесов, но их новый математический подход будет ценным для понимания последствий многих типов изменений окружающей среды, вызванных деятельностью человека. «Взаимодействие между видами — это механизмы, которые заставляют двигатель экосистем работать, чтобы предоставить нам ресурсы для нашего выживания. Изменения в окружающей среде, вызванные деятельностью человека, нарушили эти взаимодействия, и ранее было трудно предсказать изменения, пока не стало слишком поздно, "сказал соавтор Тилианкис.
«Мы далеки от предсказания последствий любой человеческой деятельности, — заключил Станиченко, — но, по крайней мере, теперь мы знаем, что это возможно».