Článok od vedcov z Brazílie a ďalších krajín, publikovaný v časopise Nature, kombinuje evolučné a sieťové teórie s cieľom vypočítať, ako sa môžu druhy vyvíjať vo veľkých sieťach mutualizmu.
Od Darwinovej teórie prírodného výberu v 19. storočí je známe, že interakcie medzi druhmi môžu generovať reakcie schopné formovať biodiverzitu planéty.
Klasický príklad koevolúcie podľa mutualizmu zahŕňa parazita a jeho hostiteľa. Keď prvý vyvinie novú formu útoku, druhý vyvinie iný typ obrany a prispôsobí sa. Pokiaľ však ide o širokú sieť interakcií so stovkami druhov - napríklad rastlinami opeľovanými mnohými hmyzmi -, je čoraz ťažšie určiť, aké účinky vyvolali spoločnú evolúciu v tejto sieti.
V týchto sieťach môžu druhy, ktoré navzájom neinteragujú, stále ovplyvňovať vývoj druhov prostredníctvom nepriamych účinkov. Príkladom nepriameho účinku by mohla byť evolučná zmena v rastline spôsobená opeľovačom, ktorá nakoniec vedie k evolučným zmenám v inom opeľovači.
Nový výskum dokázal po prvýkrát kvantifikovať váhu nepriamych interakcií v koevolúcii. Záverom je, že vplyv môže byť oveľa väčší, ako sa očakávalo.
V štúdii zverejnenej 18. októbra v časopise Nature sa spojila skupina ekológov a biológov z piatich inštitúcií - University of São Paulo (USP), State University of Campinas, University of California, Doñana Ecological Station a University of Zurich. evolučná teória a teória sietí na výpočet toho, ako sa môžu druhy vyvíjať spolu vo veľkých sieťach mutualizmu.
Vedci s podporou Štátnej nadácie pre výskum v São Paule (Fapesp) vyvinuli matematický model na analýzu sietí interakcií a oddelenie účinkov priamych a nepriamych interakcií. Študované siete popisujú vzájomné interakcie, ktoré sa vyskytujú na danom mieste, napríklad interakcie medzi včelami, ktoré opeľujú kvety pri zbere nektáru alebo vtákov konzumujúcich plody rôznych druhov rastlín a šíriace semená.
Štúdia tiež prináša dôležité výsledky pre adaptáciu a zraniteľnosť druhov v situáciách prudkých zmien životného prostredia.
„Výsledky, ktoré sme získali týmto prístupom, naznačujú, že vzťahy medzi druhmi, ktoré neinteragujú priamo medzi sebou, môžu mať väčšiu váhu, ako sa očakávalo pri koevolúcii druhov. Nepriamy vplyv je prekvapivo väčší na špeciálne druhy, tie, ktoré interagujú iba s jedným alebo niekoľkými druhmi priamo. Napríklad si môžeme tento proces predstaviť ako analogický so zmenami správania u ľudí sprostredkovanými sociálnymi sieťami. Tieto zmeny často spôsobujú ľudia, s ktorými nežijú priamo, ale vedia to prostredníctvom spoločných priateľov, “uviedol Paulo Roberto Guimarães mladší, profesor na USP's Biosciences Institute a hlavný autor štúdie.
Analyzovaných bolo 75 ekologických sietí, od veľmi malých sietí s asi desiatimi druhmi až po štruktúry s viac ako 300 druhmi, ktoré navzájom interagujú. Každá sieť sa vyskytuje na rôznych miestach planéty, v suchozemskom a morskom prostredí. Pri zhromažďovaní údajov tím tvorený okrem Guimarãesa tvorili Mathias Pires (Unicamp), Pedro Jordano (IEG), Jordi Bascompte (Univerzita v Zürichu) a John Thompson (UC-Santa Cruz), ktorí rátali so spoluprácou výskumníkov, ktorí predtým popísal interakcie v každej sieti.
S dostupnými údajmi tím rozdelil šesť typov mutualizmu do dvoch hlavných tried: intímny mutualizmus, prípad interakcií medzi sasankami a klaunmi, ktoré trávia prakticky celý život v jednej sasanke, a mutualizmy viacerých partnerov, ako napr. opeľovanie uskutočňované včelami a šírenie semien stavovcami, ktoré zvyčajne vytvárajú veľa interakcií s rôznymi druhmi na rovnakom mieste.
Výsledky ukázali, že druhy, ktoré priamo neinteragujú, môžu byť rovnako dôležité ako druhy, ktoré interagujú priamo, aby ovplyvnili vývoj druhu. Váha priamych a nepriamych interakcií však závisí od typu mutualizmu.
„Keď sú vzťahy medzi partnermi v tej istej sieti veľmi dôverné - ako je to v prípade klaunských rýb a sasaniek alebo určitých druhov mravcov, ktoré žijú vo vnútri stromov - najdôležitejšie sú priame interakcie. Je to preto, že tieto siete interakcií sú viac rozčlenené. Nie je toľko spôsobov, ako sa priame účinky šíria. Ak interakcia nie je taká intímna, môžu mať nepriame účinky ešte väčší účinok ako priame účinky na vývoj druhu, “uviedol Mathias Pires z biologického ústavu Unicamp, ďalší autor štúdie.
V simulácii uskutočnenej pomocou disperznej siete druhovo bohatých semien smerovalo menej ako 30% selektívnych účinkov na špeciálny druh k priamym partnerom, zatiaľ čo účinky nepriamych druhov predstavovali okolo 40%.
Otázka času
Jedným z jasných dôsledkov na vplyv nepriamych vzťahov je väčšia zraniteľnosť druhov v situáciách prudkých zmien životného prostredia. Je to preto, že čím dôležitejšie sú nepriame účinky, tým pomalší môže byť proces prispôsobovania sa zmenám.
„Zmena životného prostredia, ktorá ovplyvňuje jeden druh, môže generovať kaskádový efekt, ktorý sa rozšíri na ďalšie druhy, ktoré sa tiež vyvíjajú v reakcii a spôsobujú nové selektívne tlaky. Nepriame účinky môžu vytvárať konfliktné selektívne tlaky a adaptácia druhov na nové situácie môže trvať dlho, čo môže spôsobiť, že tieto druhy budú zraniteľnejšie voči vyhynutiu. V konečnom dôsledku môžu zmeny životného prostredia spôsobiť zmeny, ktoré sú rýchlejšie ako schopnosť druhov ponorených do siete prispôsobiť sa, “uviedol Guimarães.
Vyčíslenie nepriamych účinkov v zložitých sieťach je výzvou nielen pre ekológiu. Nepriame účinky sú základnou súčasťou procesov ovplyvňujúcich genetickú štruktúru populácií, finančný trh, medzinárodné vzťahy a kultúrne praktiky.
„Zaujímavosťou použitia tejto metódy, ktorú sme vyvinuli, je, že sa dá aplikovať vo viacerých oblastiach. Interakčný sieťový prístup je transdisciplinárny a nástroje vyvinuté napríklad na zodpovedanie otázok týkajúcich sa konkrétnej témy v ekológii sa dajú použiť na štúdium otázok o sociálnych sieťach alebo ekonómii, buďte kreatívni, “uviedol Pires.
Článok Nepriame efekty poháňajú koevolúciu v mutualistických sieťach (doi: 10.1038 / nature24273), autormi: Paulo R. Guimarães Jr., Mathias M. Pires, Pedro Jordano, Jordi Bascompte a John N. Thompson, si môžete prečítať v Nature (kliknite sem).
Zdroj: Agência Fapesp
