lovesouthernsocial.com

Un articol al cercetătorilor din Brazilia și din alte țări, publicat în Nature, combină teoriile evoluționiste și ale rețelelor pentru a calcula modul în care speciile pot co-evolua în rețele mutualiste mari.

De la teoria selecției naturale a lui Darwin, în secolul al XIX-lea, se știe că interacțiunile dintre specii pot genera răspunsuri capabile să modeleze biodiversitatea planetei.

Exemplul clasic de coevoluție prin mutualism implică un parazit și gazda acestuia. Când primul dezvoltă o nouă formă de atac, al doilea dezvoltă un alt tip de apărare și se adaptează. Cu toate acestea, când vine vorba de o rețea largă de interacțiuni cu sute de specii - cum ar fi plantele polenizate de multe insecte - este mai dificil de determinat ce efecte au determinat co-evoluția în această rețea.

În aceste rețele, speciile care nu interacționează între ele pot influența în continuare evoluția speciilor prin efecte indirecte. Un exemplu de efect indirect ar fi o schimbare evolutivă într-o plantă cauzată de un polenizator care ajunge să ducă la schimbări evolutive la un alt polenizator.

Noile cercetări au reușit să cuantifice, pentru prima dată, ponderea interacțiunilor indirecte în coevoluție. Concluzia este că impactul poate fi mult mai mare decât se aștepta.

În studiul, publicat în acest 18 octombrie în jurnal natură, un grup de ecologiști și biologi din cinci instituții – Universitatea din São Paulo (USP), Universitatea de Stat din Campinas, Universitatea din California, Stația Ecologică Doñana și Universitatea din Zurich – au combinat teoria evoluției și teoria rețelelor pentru a calcula modul în care speciile pot co-evolua în marile reţele de mutualism.

Cercetătorii, susținuți de Fundația pentru Sprijinul Cercetării din Statul São Paulo (Fapesp), au dezvoltat un model matematic pentru a analiza rețelele de interacțiune și a separa efectele interacțiunilor directe și indirecte. Rețelele studiate descriu interacțiunile mutualiste care au loc într-o locație, cum ar fi interacțiunile dintre albinele care polenizează flori prin colectarea de nectar sau păsări care consumă fructe de diferite specii de plante și dispersează semințe.

Studiul aduce și rezultate importante pentru adaptarea și vulnerabilitatea speciilor în situații de schimbare bruscă a mediului.

„Rezultatele pe care le-am obținut cu această abordare sugerează că relațiile dintre speciile care nu interacționează direct între ele pot avea o pondere mai mare decât se aștepta în co-evoluția speciilor. În mod surprinzător, impactul indirect este mai mare pentru speciile specializate, cele care interacționează direct doar cu una sau câteva specii. Ca exemplu, ne putem imagina acest proces ca fiind analog cu schimbările comportamentale la oameni mediate de rețelele sociale. Aceste schimbări sunt adesea cauzate de oameni cu care nu trăiesc în mod direct, dar cunosc prin prieteni comuni”, a spus Paulo Roberto Guimarães Jr., profesor la Institutul de Bioștiințe din USP și autorul principal al studiului.

Au fost analizate 75 de rețele ecologice, variind de la rețele foarte mici, cu aproximativ zece specii, până la structuri cu peste 300 de specii care interacționează între ele. Fiecare rețea are loc în diferite locuri de pe planetă, în medii terestre și marine. Pentru a colecta datele, echipa, formată, pe lângă Guimarães, din Mathias Pires (Unicamp), Pedro Jordano (IEG), Jordi Bascompte (Universitatea din Zurich) și John Thompson (UC-Santa Cruz) a avut colaborarea unor cercetători care a descris anterior interacțiunile din fiecare rețea.

Cu datele în mână, echipa a împărțit șase tipuri de mutualism clasificate în două clase majore: mutualisme intime, cazul interacțiunilor dintre anemone și peștii clovn care își petrec practic întreaga viață într-o singură anemonă și mutualisme ale mai multor parteneri, cum ar fi polenizarea. realizată de albine și răspândirea semințelor de către vertebrate, care stabilesc în mod normal multe interacțiuni cu specii diferite în același loc.

Rezultatele au arătat că speciile care interacționează direct pot fi la fel de importante ca și speciile care interacționează direct în modelarea evoluției unei specii. Cu toate acestea, ponderea interacțiunilor directe și indirecte depinde de tipul de mutualism.

„Când relația este foarte strânsă între partenerii din aceeași rețea – cum este cazul peștilor clovn și anemonelor sau anumitor specii de furnici care trăiesc în interiorul copacilor – ceea ce contează cel mai mult sunt interacțiunile directe. Acest lucru se datorează faptului că aceste rețele de interacțiune sunt mai compartimentate. Deci, nu există atât de multe modalități de propagare a efectelor directe. Când interacțiunea nu este atât de apropiată, efectele indirecte pot avea un efect și mai mare decât cele directe asupra evoluției unei specii”, a spus Mathias Pires, de la Institutul de Biologie de la Unicamp, un alt autor al studiului.

Într-o simulare efectuată cu o rețea de dispersare a semințelor bogate în specii, mai puțin de 30% din efectele selective asupra speciilor specializate au fost determinate de partenerii săi direcți, în timp ce efectele speciilor indirecte au reprezentat aproximativ 40%.

O chestiune de timp

Una dintre consecințele clare asupra impactului relațiilor indirecte este vulnerabilitatea mai mare a speciilor în situații de schimbare bruscă a mediului. Aceasta deoarece cu cât efectele indirecte sunt mai importante, cu atât procesul de adaptare la schimbări poate fi mai lent.

„O schimbare de mediu care afectează o specie poate genera un efect de ondulare care se răspândește la alte specii care evoluează, de asemenea, ca răspuns, provocând noi presiuni selective. Efectele indirecte pot crea presiuni de selecție conflictuale, iar speciile pot dura mult timp pentru a se adapta la noile situații, ceea ce poate face aceste specii mai vulnerabile la dispariție. În cele din urmă, schimbările de mediu pot provoca schimbări care sunt mai rapide decât capacitatea de adaptare a speciilor scufundate într-o rețea”, a spus Guimarães.

Cuantificarea efectelor indirecte în rețele complexe este o provocare nu numai pentru Ecologie. Efectele indirecte sunt o componentă fundamentală a proceselor care afectează structura genetică a populațiilor, piața financiară, relațiile internaționale și practicile culturale.

„Lucrul interesant despre utilizarea acestei metode pe care am dezvoltat-o ​​este că poate fi aplicată în mai multe domenii. Abordarea rețelelor de interacțiune este transdisciplinară, iar instrumentele dezvoltate pentru a răspunde la întrebări despre o anumită temă din ecologie, de exemplu, pot fi folosite pentru a studia întrebări despre rețelele sociale sau economie, doar fii creativ”, a spus Pires.

Articolul Efectele indirecte conduc la coevoluția în rețele mutualiste (doi:10.1038/nature24273), de Paulo R. Guimarães Jr, Mathias M. Pires, Pedro Jordano, Jordi Bascompte și John N. Thompson, poate fi citit în natură (Click aici).