Стабильность микробных сообществ зависит от числа видов

Израильские ученые из Университета им. Бар-Илана доказали принцип стабильности экосистем Роберта Мэя на примере бактериальных сообществ. Их стабильность зависит от числа видов и количества связей между ними. Исследование опубликовано в журнале Nature Ecology & Evolution.Разные виды в экосистеме могут по-разному влиять друг на друга: как положительно, так и отрицательно. В 70-х годах математик и биолог Роберт Мэй предположил, каким образом могут разрушиться экосистемы: дождевые леса, саванны, коралловые рифы. Согласно Мэю, экосистема может потерять стабильность, если в ней слишком много видов или если связи между ними станут пересыщенными. Эта теория подразумевает, что небольшие экосистемы в природе характеризуются более прочными связями между видами, а крупные — слабыми. До сих пор этот принцип было сложно доказать из-за того, что взаимодействия в экосистемах трудно охарактеризовать.Израильские ученые проверили этот принцип на бактериальных экосистемах. Они разработали вычислительный метод, который оценивает количество связей между видами и их силу в экосистеме. Для этого компьютер анализирует большие объемы данных, полученные от различных микробных сообществ, но при этом не составляет подробную карту всех взаимодействий. Можно провести аналогию: температуру воды в стакане можно измерить, не определяя состояние каждой молекулы воды по отдельности. Сначала ученые проверили свой метод на симуляции экологических динамик. Затем они проанализировали данные, полученные от тысяч образцов бактериальных популяций из разных органов человека, а также из коралловых рифов. Оказалось, что во всех случаях соблюдается принцип Мэя.Результаты показали, что число видов бактерий, которые могут занимать один и тот же ареал, ограничено силой связей между ними. Например, в кишечнике человека много питательных веществ, которые легкодоступны для бактерий, и конкуренция за ресурсы мала. Поэтому в кишечнике обитают десятки и сотни видов бактерий. В других ареалах, где конкуренция за ресурсы выше, число видов меньше.Понимание принципов стабильности бактериальных систем важно по двум причинам. Во-первых, принципы стабильности определяют эволюцию экосистемы в определенной среде. Зная их, можно понять, почему бактериальные популяции развиваются в тех или иных местах и почему число видов бактерий различно от одного ареала к другому. Во-вторых, экосистемы могут разрушиться из-за нарушения экологического баланса, спровоцированного человеческой деятельностью. Это справедливо не только для коралловых рифов Австралии и дождевых лесов Бразилии, но и для бактериальных популяций в организме человека и окружающей среде. Важно понимать, насколько экосистемы близки к потере стабильности, чтобы не нарушать их баланс и вовремя приступать к их реабилитации.Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.