Пара исследователей, один из Центра Саймонса для изучения живых машин в Индии, другой из Университета штата Иллинойс в США, построила модель, объясняющую парадокс планктона. В своей статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, Акшит Гоял и Сергей Маслов описывают свою модель и насколько хорошо, она изображает фактические сообщества бактерий, по их мнению.
Планктон — разнородные, в основном мелкие организмы, свободно дрейфующие в толще воды и не способные, в отличие от нектона, сопротивляться течению. Такими организмами могут быть бактерии, диатомовые и некоторые другие водоросли (фитопланктон), простейшие, некоторые кишечнополостные, моллюски, ракообразные, яйца и личинки рыб, личинки различных беспозвоночных животных (зоопланктон). Такие экосистемы чрезвычайно разнообразны, стабильны и обычно состоят из смеси основных и периферических видов.
Как отмечают исследователи, в течение многих лет биологи задавались вопросом, как такое может быть, что сообщества бактерий могут быть настолько разнообразными и все же настолько стабильными при этом. В большинстве таких сообществ многие из популяций должны расти экспоненциально, что приведет к нарушению баланса в бактериальном сообществе, но этого не происходит. Вместо этого сообщество остается стабильным. Это явление стало известно как парадокс планктона.
Одна из ведущих теорий, объясняющих парадокс, основана на двух основных идеях: одна заключается в том, что некоторые из бактерий потребляют отходы другого вида. Другая заключается в том, что потенциальные новые члены сообщества могут выживать только путем заполнения ниши, не занятой другими, или просто лучше заполнив эту нишу. В этой новой работе исследователи создали математическую модель для моделирования этой теории.
Чтобы создать модель, исследователи начали с некоторых основных «правил» для своего теоретического сообщества. Каждый участник только потребляет один тип ресурсов, а его потребление приводит к производству ровно двух новых ресурсов. Пара математиков также предположила, что любые новые члены могут выживать только в случае открытой ниши или лучше использовать ресурс, чем текущий член.
Используя модель для создания компьютерного моделирования, исследователи обнаружили, что их простые правила привели к созданию виртуального сообщества, которое, как и реальные сообщества бактерий, было и разнообразным, и стабильным, и фактически становилось все более стабильным по мере того, как организмы становились более разнообразными.
Они отметили, что на ранних стадиях развития сообщества иногда возникали лавины вымираний, в ходе которых новый, более эффективный вид закрепился, в результате чего существующие члены вида отмирали, что привело к отмиранию тех виды, которые питаются его отходами и т. д. Но по прошествии времени, и сообщество стало более стабильным, и лавины стали менее распространенными.
Исследователи также отметили, что их модель объясняет, почему два сообщества в идеальных условиях могут развиваться так различно друг от друга - все зависит от истории нового членства.
Источник: phys.org
