Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
Т. Дамур
«Мир по Эйнштейну». Глава из книги


Л. Франк
«Мой неповторимый геном». Глава из книги



В память о Леониде Вениаминовиче Келдыше (07.04.1931–11.11.2016)


Н. Жизан
«Квантовая случайность». Глава из книги


Интервью с С. Ландо
Сергей Ландо: «Прорывы в математике плохо предсказуемы»


В. Гаврилов
Загадка зарянки


А. Левин
Астрономия темного


В. Мацарский
Бодался Чандра с сэром Артуром


О. Макаров
Секрет разделения


М. Никитин
«Происхождение жизни». Глава из книги







Главная / Новости науки версия для печати

Паразиты регулируют разнообразие


Рис. 1. Семенная ловушка — мелкоячеистая сеть, установленная на высоте 80 см, в которую попадают семена большинства окружающих растений. Такие ловушки были использованы в исследовании на тропической станции Лас-Куэвас в Белизе

Рис. 1. Семенная ловушка — мелкоячеистая (1 мм2) сеть, установленная на высоте 80 см, в которую попадают семена большинства окружающих растений. Такие ловушки были использованы в исследовании на тропической станции Лас-Куэвас в Белизе. Фото с сайта lemon.ncbs.res.in

На тропической станции в Центральной Америке продолжаются натурные экологические эксперименты. Биологи изучают феномен биоразнообразия в условиях естественного комплекса факторов. Результаты нового эксперимента позволяют оценить влияние фитопаразитов на разнообразие тропической флоры. Как выяснилось, они повышают растительное разнообразие, уничтожая в основном массовые виды и давая возможность вырасти редким видам. Таким образом, фитопаразиты выполняют роль средства, с помощью которого осуществляется плотностная регуляция численности массовых видов.

Оуэн Льюис (Owen T. Lewis) с Отделения зоологии Оксфордского университета вместе с международной группой коллег продолжает натурные исследования экологических моделей. В центре его интересов остается модель Джензена–Коннела (см. Janzen-Connell hypothesis), которая постулирует повышение смертности того или иного вида растений при повышении его обилия. Согласно этой модели, смертность должна увеличиваться за счет действия паразитов — самых разных грибов и насекомых. Паразиты, хотя бы в силу более высокой вероятности, повреждают и уничтожают самые массовые виды, давая простор для развития редким видам с низкой плотностью. (Об уточнении этой гипотезы в отношении близкородственных и филогенетически далеких видов см.: В субтропическом лесу близкородственные деревья растут вдали друг от друга, «Элементы», 12.04.2012).

Эта гипотеза не так давно получила первое фактическое подтверждение в работах Льюиса с коллегами (см.: Разнообразие тропических лесов обеспечивают грибы-паразиты, «Элементы», 03.05.2006). Ученые работали на тропической станции Лас-Куэвас (Las Cuevas) в юго-западной части Белиза (Центральная Америка). Им удалось показать, что паразитические грибы снижают число семян массового тропического растения Sebastiana longicuspis, а также увеличивают разницу между числом семян и числом выживших проростков. В популяции с высокой плотностью эта разница становится существенно заметнее. Если обработать участки с растениями фунгицидом (что и было сделано), то число семян и проростков увеличивается, а разница между численностью семян и проростков сокращается. Так что паразитические грибы, как выяснилось, регулируют численность данного растения. Но это исследование касалось только одного растения, пусть и массового. А как обстоят дела с собственно разнообразием, с редкими и массовыми видами?

Льюис продолжил свои исследования на станции Лас-Куэвас, но значительно расширил их. Его новый натурный эксперимент длился 17 месяцев, и теперь уже не один вид, а все растения на опытных делянках удостоились пристального наблюдения ученых. Цель эксперимента — выяснить, во-первых, как влияют фитопаразиты (и насекомые, и грибы) на разнообразие сообществ, и во-вторых, как они меняют зависимость между плотностью популяции и смертностью проростков. Для этого были заложены 36 делянок (20 × 20 м каждая), в пределах каждой делянки выбрали по 7 площадок (1 × 1 м). На трех из них установили сетчатые ловушки для семян (семяуловители, рис. 1), три делянки обрабатывали средствами против фитопаразитов и одну оставили в качестве контроля.

Против фитопаразитов использовали два разных фунгицида и один инсектицид. Предварительные исследования показали, что ни один из препаратов не влияет на рост и плодовитость растений на делянках. Итого, экологам требовалось обрабатывать еженедельные данные по обилию видов проростков на 144 площадках, да еще ежемесячно — разнообразие семян из 108 ловушек, и так в течение 17 месяцев — вот это работа! Зато в руках ученых оказались весьма и весьма представительные данные.

Эти данные подтвердили, что численность проростков всех видов сильнее всего зависит от аппетита насекомых. На тех площадках, которые обрабатывали инсектицидом, взошло почти в 3 раза больше семян (рис. 2b).

Рис. 2. При обработке фунгицидом Amistar доминирование проростков массовых видов несколько увеличилось (a), зато при обработке инсектицидом резко возросло абсолютное число проростков (b)

Рис. 2. При обработке фунгицидом Amistar доминирование проростков массовых видов несколько увеличилось (a), зато при обработке инсектицидом резко возросло абсолютное число проростков (b). Для оценки доминирования использовался показатель, в котором суммируются квадраты относительных обилий видов (effective no. of species): он тем ниже, чем ниже разнообразие и выше доминирование, и, соответственно, тем выше, чем выше разнообразие и ниже доминирование. Графики из обсуждаемой статьи в Nature

Также стало ясно, что из-за воздействия патогенных грибов снижается разнообразие проростков. При обработке площадок фунгицидом доля малообильных и редких видов снизилась (рис. 2а). Иными словами, там, где не было патогенных грибов, стали еще резче доминировать массовые виды, сместив редкие. Это отразилось на сдвиге индекса доминирования, который тем ниже, чем выше доля массовых видов.

Из этих результатов следует, что вредители действительно снижают обилие массовых видов и повышают число редких. По всей вероятности, как предположили ученые, именно так реализуется плотностная регуляция видовых обилий. Опять-таки гипотетически, если убрать инструмент плотностной регуляции — патогены, — то эта зависимость должна сгладиться. Данные предположения проверили. И действительно, их удалось подтвердить фактами.

На естественных участках (контрольных) число проростков не так высоко, как можно было бы ожидать при имеющемся числе семян, то есть из имеющихся семян должно было бы вырасти существенно больше растений. И это оказалось справедливо для 18 массовых видов на всех делянках, а не для какого-то одного. При обработке фунгицидом из имеющихся семян получалось сравнительно больше всходов (рис. 3); это означает, что пресс плотностной регуляции так или иначе ослаб. Правда, этот результат выявился только для одного фунгицида, а обработка инсектицидом и другим фунгицидом не изменила соотношений числа всходов от числа семян для массовых видов.

Рис. 3. Усредненный для 18 массовых видов коэффициент зависимости числа всходов от числа семян (индекс Мориситы–Хорна). При обработке фунгицидом Amistar из семян стало вырастать больше всходов

Рис. 3. Усредненный для 18 массовых видов коэффициент зависимости числа всходов от числа семян (индекс Мориситы–Хорна, см.: Morisita-Horn index). При обработке фунгицидом Amistar из семян стало вырастать больше всходов. Рис. из обсуждаемой статьи в Nature

Обнаружение плотностных взаимодействий не для одного растения, как в предыдущем исследовании Льюиса, а в среднем для всего сообщества видится чрезвычайно важным. Всё это вместе означает, что разнообразие в сообществе регулируется не столько набором пригодных условий и ресурсов, сколько многообразными взаимодействиями в пределах всего сообщества. Регуляция посредством паразитической элиминации — это только одна сторона разносторонних связей в сообществе.

Данная работа возвращает нас к экологической концепции биологического разнообразия, которая толкует природные ассоциации как систему так или иначе взаимосвязанных элементов. Приверженцам нейтралистской гипотезы («виды сосуществуют на одной территории в соответствии со своими требованиями к внешней среде») следует принять факт опосредованного взаимовлияния видов друг на друга, представленный в этом исследовании.

Источник: Robert Bagchi, Rachel E. Gallery, Sofia Gripenberg, Sarah J. Gurr, Lakshmi Narayan, Claire E. Addis, Robert P. Freckleton, Owen T. Lewis. Pathogens and insect herbivores drive rainforest plant diversity and composition // Nature. 2014. V. 506. P. 85–87.

Елена Наймарк


Комментировать



Последние новости: ЭкологияБиологияЕлена Наймарк

01.12
Иммунный статус макак зависит от социального
29.11
Муравьи способны узнавать себя в зеркале
28.11
У собак есть эпизодическая память
25.11
Самцы дроздовидных камышевок определяют качество самки по размеру ее гнезда
24.11
Метаморфоз у личинок червя Hydroides elegans запускается бактериями
23.11
Численность и генетическое разнообразие китовых акул измерили по пробам воды
22.11
Фиджийские муравьи сами выращивают для себя жилища
21.11
Самцы коммунально гнездящихся тимелий предпочитают окружать себя родственниками
16.11
За «боязнь» щекотки у крыс отвечает соматосенсорная кора
14.11
Ген, работающий в мышцах и костях, у обезьян стал регулировать развитие мозга

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Дмитрий Сутормин, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия