Вымирание популяций можно предсказать с высокой точностью
Популяции животных, находящиеся на грани исчезновения, могут подавать такие же сигналы, как коралловые рифы, климат Сахары и даже фондовые рынки.
Водяные блохи, самец и самка (фото West Group / Oxford University).
Да, все эти системы очень разные, но в каждой возможно так называемое критическое замедление: потеря устойчивости увеличивает эффект малых возмущений, от которых всё труднее и труднее восстановиться.
Может показаться, что прогнозирование риска исчезновения животных — довольно лёгкая задача. Вымирание обычно является результатом утраты среды обитания, человеческой деятельности, болезней или вторжения инвазивных видов. Но эти условия постоянно меняются, моделировать ситуацию искусственным образом очень тяжело. Кроме того, трудно установить, когда угроза перестаёт быть предсказанной и становится реальной.
Видео: Демограф Анатолий Вишневский о том, как рост населения в мире угрожает России Общество
Эколог из Университета Джорджии (США) Джон Дрейк, специализирующийся в области динамики народонаселения, решил применить принцип критических переходов, первоначально появившийся в физике, к животному миру. Он и биолог из Университета Южной Каролины Блейн Гриффен провели наблюдения изменения численности населения в шестидесяти лабораторных колониях водяных блох. Рацион половины из них ежемесячно снижали на четверть. Отсутствие питательных веществ, необходимых для репродуктивной деятельности, привело к тому, что эти колонии вымерли задолго до того, как поставки продовольствия могли прекратиться.
В любой популяции численность особей колеблется естественным образом. Если рождается дополнительное потомство, повышается нагрузка на ресурсы, что приводит к соответствующему росту смертности или падению рождаемости, и это в свою очередь высвобождает ресурсы, которые позволяют населению расти снова. Обе группы сначала удовлетворяли этому правилу.
Затем учёные обратили внимание на то, что в экспериментальной группе маятник однажды качнулся слишком сильно, и популяция уже не имела времени вернуться в состояние равновесия. Это и был контрольный знак критического замедления. Его зафиксировали за восемь поколений до окончательного вымирания.
Уравнения, построенные благодаря водяной блохе, соответствуют тем, которые были выведены на примере других систем — Сахары, ставшей пустыней 5 500 лет назад, заболачивающегося водоёма и фондового рынка в преддверии краха 1987 года.
Осталось обнаружить признаки критического замедления в естественной среде обитания.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
