ZNANOST: hrvatski znanstveni portal

Rani upozoravajući znakovi kolapsa stanovništva

Sve biološke vrste u prirodi postoje u obliku populacija, a svaka je populacija živ, dinamičan sustav koji se neprekidno kreće u prostoru i vremenu. Pod utjecajem unutrašnjih i vanjskih faktora dolazi do promjena mnogih važnih osobina populacije.

Prostorna mjerenja gustoće naseljenosti mogla bi otkriti kada su ugrožene populacije u opasnosti od uništavanja.

Mnogi čimbenici, uključujući i klimatske promjene, pretjerani izlov ribe i gubitak opskrbe hranom, mogu gurnuti populaciju divljih životinja na rub kolapsa. Ekolozi su dugo tražili načine za utvrđivanje rizika od takvog kolapsa, koji bi mogli pomoći biljnom i životinjskom svijetu i upraviteljima ribogojilišta u poduzimanju koraka kako bi zaštitili ugrožene populacije.

Prošle godine, fizičari s Tehnološkog instituta države Massachusetts (MIT) pokazali su da mogu mjeriti rizik od propasti populacije nadgledajući koliko se brzo populacija oporavlja od manjih poremećaja, kao što je nestašica hrane ili prenapučenost. Međutim, ova strategija će vjerojatno zahtijevati mnogo godina prikupljanja podataka – no tada bi moglo biti prekasno za očuvanje populacije.

U radu objavljenom 10. travnja u online izdanju časopisa Nature, isti istraživački tim opisuje novi način predviđanja rizika od kolapsa, na temelju varijacije gustoće populacije u susjednim područjima. Takve informacije je lakše prikupiti nego podatke o kretanjima stanovništva tijekom vremena, što ih čini potencijalno korisnijima, kažu istraživači.

"Prostorni podaci su dostupniji", kaže Lei Dai, student diplomskog studija fizike i glavni autor studije. "Možete ih dobiti pomoću satelitskih snimaka ili možete samo izaći i provesti istraživanje."

Predvođeni Jeffom Goreom, asistentom fizike, Dai i Kirill Korolev s Pappalardo postdoktorskog studija, uzgajali su kvasac u epruvetama i pratili populaciju u nadolazećem kolapsu. Stanice kvasca surađuju s drugim članovima populacije: svaki organizam izlučuje enzim koji razgrađuje saharozu u okruženju u manje šećere koji se mogu koristiti kao izvor hrane. Sav kvasac ima koristi od ovoga procesa, pa je populacija najuspješnija kad održava određenu gustoću - niti prenisku niti previsoku.

U prošlogodišnjem istraživanju, istraživači su otkrili da u populaciji kvasca koja je izložena sve stresnijim uvjetima, populacija postaje sve manje i manje otporna na nove poremećaje dok ne dosegne kritičnu točku u kojoj svaki mali poremećaj može uzrokovati propast populacije.

Ovaj fenomen može se vrlo brzo uočiti u kvascu, koji proizvodi oko 10 novih generacija dnevno, ali mjerenje fluktuacija populacija kao što su ribe ili jeleni, bi zahtijevalo puno više vremena. U nadi da će pronaći više korisnih znakova, znanstvenici su usmjerili pozornost na prostorne podatke.

U novoj studiji, istraživači su teoretizirali novu vrstu pokazatelja nazvanog "duljina oporavka" - prostorni duplikat vremena za oporavak. Ova ideja se temelji na promatranju prema kojem je pogođena populacija koja živi u blizini granice s manje gostoljubivim staništem, jer su susjedna staništa povezana migracijama. Populacije dalje od lošeg područja, postupno se oporave do ravnoteže i prostorna skala ovog oporavka može otkriti osjetljivost stanovništva na kolaps, kažu istraživači.

Kako bi testirali ovu ideju, istraživači su prvo osnovali nekoliko povezanih populacija kvasca u stanju ravnoteže. Na kraju svakog dana, određeni postotak populacije je prebačen u susjedne epruvete, predstavljajući migraciju u susjedna područja.

Istraživači su zatim uveli "loše" stanište, gdje samo jedan od 2.500 kvasca preživljava do sljedećeg dana. Ovo smanjenje stanovništva oponaša što bi se moglo dogoditi u prirodnoj populaciji u slučaju izlova ili drastičnog smanjenja zalihe hrane. Tim s MIT-a je otkrio kako populacija najbliža lošem staništu, ima najteži put održavanja stanja ravnoteže. Populacija koja se nalazila dalje, održavala je lakše svoju ravnotežu.

"Morate se udaljiti od lošeg područja kako bi se oporavila gustoća naseljenosti." kaže Gore. "Koliko daleko morate ići prije nego što dođete do ravnoteže je duljina oporavka, a to vam govori koliko je populacija blizu kolapsa." Duljina oporavka varira ovisno o tome koliko je populacija pod stresom.

Za primjenu ovog zaključka na prirodne populacije, gustoća naseljenosti bi se trebala mjeriti u rasponu od susjednih područja do povećanja udaljenosti od dobre/loše granice. Ova informacija onda bi se trebala zabilježiti i tako otkriti duljinu oporavka. "Pozitivna strana duljine oporavka je ta da je ne morate dugo pratiti. Možete je samo mjeriti u jednom trenutku." kaže Gore.

Istraživači s MIT-a se nadaju kako će proširiti studije na prirodne populacije poput pčela, riba ili šuma. Također proučavaju više složenih eksperimentalnih ekosustava poput nekoliko mikrobnih vrsta. 

Izvor: MIT

Podijeli.