Ученые работают над периодической таблицей для экологии

 

В 1867 году русский химик Дмитрий Менделеев писал учебник химии, но все шло не очень хорошо. В то время было известно только о существовании 56 элементов, но Менделееву было трудно понять, как организовать их таким образом, чтобы продемонстрировать их взаимосвязь друг с другом. Но затем, как гласит легенда, ему приснился сон, который показал ему не только то, как организовать известные элементы по атомному весу и химической реактивности, но и позволил предсказать другие элементы, которые еще не были открыты.

 

Менделеев за одну эту ночь сделал то, за что ученые практически всех дисциплин готовы были бы убить: простой, предсказуемый способ организации и отображения сложной информации. Для экологов, например, это может быть модель, которая может выделить огромную сложность того, как организм функционирует в пределах экологического сообщества, в котором он живет. Святая корова, экологи были бы так накачаны, если бы у них это было. Я имею в виду, что после того, как они перестанут ссориться из-за этого, они будут в восторге.

 

Ученые были заинтригованы этой идеей с начала 1970-х годов, когда Роберт Макартур, эволюционный эколог, выдвинул идею упорядочения организмов по аналогии с периодической таблицей химии, в которой элементы организованы по сочетанию определенных химических свойств, конфигурации их электронов и их атомного номера (числа протонов).

 

Итак, в 2015 году группа экологов опубликовала статью в журнале Ecology Letters, чтобы попытаться сделать удар по тому, что уже давно обсуждалось, но никогда не предпринималось: создать периодическую таблицу для экологических ниш, аналогичную периодической таблице для элементов в химии, которая по существу представляла бы сложную роль, которую различные виды играют в сообществе. Это может включать в себя то, как они размножаются, что они делают для еды и жилья, как они защищают себя, как они взаимодействуют со своими живыми и неживыми соседями и так далее.

 

"В принципе, подход к созданию периодических таблиц ниш - это способ организации видов в соответствии с наборами функциональных признаков, которые оказывают известное влияние на экологические показатели", - говорит соавтор д-р Кирк Вайнмиллер, профессор кафедры наук о дикой природе и рыболовстве Техасского университета A&M. "Это подход, который позволяет нам сделать абстрактное понятие доступным для эмпирического исследования."

 

Вместо того, чтобы рассматривать все возможные требования, которые вид может предъявлять к своей жизненной ситуации — допустимые диапазоны питательных веществ, таких как азот и фосфор, температура, влажность, тип почвы (а у одного вида могут быть сотни требований) — авторы выбрали лишь несколько основных свойств, чтобы уловить идею ниши: диета, среда обитания, история жизни, метаболизм и защитные механизмы.


Модель Ящерицы

 

Исследовательская группа опубликовала исследование в ноябре 2017 года в журнале American Naturalist, чтобы начать работу над этой идеей ... ящерицы всего мира. Они собрали как можно больше данных о 134 видах ящериц из 24 из 38 семейств ящериц, живущих сегодня на четырех континентах Земли. Затем они взяли свои пять основных свойств ниши, перечисляя от семи до 15 переменных для каждого, а затем начали хрустеть числами.

 

Создавая модели своих данных, они обнаружили то, что могли бы ожидать: ящерицы подобны многим другим организмам — они эволюционируют, чтобы взаимодействовать со своей средой обитания, добывать пищу и наблюдать активное и неактивное время каждый день, независимо от того, где они живут. Например, ящерицы, занимающие определенную нишу в Южной Америке, имеют сходные черты с ящерицами, занимающими аналогичные ниши в Австралии, Африке или Америке, хотя они и не очень тесно связаны между собой с точки зрения эволюции.

 

Поскольку мы можем видеть сходство между ящерицами, занимающими одинаковые ниши в совершенно разных местах, обобщение и упрощение идеи ниши таким образом может в конечном итоге помочь исследователям предсказать, как будут развиваться различные экосистемы в результате изменения климата.


Упрощение структуры

 

Исследователи использовали это исследование ящериц, чтобы подтвердить, что можно просто упростить идею ниши с сотен измерений до всего лишь пяти. Так что, хотя у нас пока нет экологической периодической таблицы, возможно, это не так уж далеко.

 

"Один из величайших экологов всех времен, покойный Роберт Х. Макартур, выразил периодическую таблицу ниш как зародыш идеи более полувека назад", - говорит ведущий автор доктор Эрик Пианка, профессор интегративной биологии в колледже естественных наук Техасского университета в Остине. -Чтобы закончить этот анализ, потребовался опыт пятерых из нас — это была цель всей нашей жизни."

ИСТОЧНИК

Категория: Наука и Техника | Добавил: fantast (25.04.2020)
Просмотров: 35 | Рейтинг: 0.0/0