Коралловые рифы — одна из самых разнообразных экосистем на Земле. Они обеспечивают средства к существованию более чем 500 миллионам человек. Однако они находятся в опасности. Около 75% коралловых рифов мира находятся под угрозой из-за потери среды обитания, изменения климата и других антропогенных факторов.
Картуран, изучающий устойчивость, биоразнообразие и сложные системы под руководством профессоров UBCO Лаэля Паррота и Джейсона Питера, говорит, что к 2050 году почти все рифы мира будут подвергаться опасному воздействию, если не будут приняты эффективные меры.
Чтобы решить проблему, он нашел способ исследовать рифы и выяснить в итоге, почему одни экосистемы рифов кажутся более устойчивыми, чем другие. По его словам, выяснение причин поможет снизить потери.
В других экосистемах, включая леса и водно-болотные угодья, эксперименты показали, что разнообразие является ключом к устойчивости. Чем больше видов, тем больше разнообразие форм и функций — того, что экологи называют чертами. Так повышается вероятность того, что определенные черты или их комбинация помогут экосистеме лучше противостоять нарушениям и восстанавливаться после них.
Бруно Картуран, биолог и исследователь UBC Okanagan
Биолог объясняет, что важность разнообразия для здоровья и стабильности экосистем широко исследовалась экологами. Хотя все согласны с тем, что экосистемы с большим разнообразием более устойчивы и лучше функционируют, эта гипотеза редко проверялась экспериментально с кораллами.
Использование эксперимента для воссоздания условий, существующих на реальных коралловых рифах, является сложной задачей по нескольким причинам, одна из которых заключается в том, что требуемый размер, временные рамки и количество различных образцов и реплик просто неуправляемы.
Тут и приходит на помощь компьютерное имитационное моделирование.
«Технически называемая „агентно-ориентированной моделью“, ее можно рассматривать как виртуальную экспериментальную арену, которая позволяет нам манипулировать видами и различными типами нарушений, а затем исследовать их различные влияния на устойчивость способами, которые просто невозможны в реальной жизни рифов», — объясняет Картуран.
На его арене моделирования отдельные колонии кораллов и водорослей растут, конкурируют друг с другом, размножаются и умирают. И все это они делают реалистично. Используя агентные модели — данные, собранные многими исследователями за десятилетия, — ученые могут управлять исходным разнообразием кораллов, включая их количество и идентичность, и наблюдать, как сообщества виртуальных рифов реагируют на угрозы.
Это очень важно, т. к. эти черты — строительные блоки, которые определяют структуру и функционирование экосистемы. Например, кораллы бывают самых разных форм — от простых сфер до сложных ветвлений — и это влияет на разнообразие видов рыб, в которых обитают эти рифы, и их восприимчивость к таким условиям, как циклоны и обесцвечивание кораллов.
Модель может определять комбинации, которые могут обеспечить максимальную устойчивость. Это поможет экологам разрабатывать стратегии управления рифами и их восстановления, используя прогнозы модели.
«Сложные модели, подобные нашей, будут полезны для управления коралловыми рифами по всему миру. Например, знаменитый Большой Барьерный риф Австралии серьезно пострадал от инвазивных видов, массового обесцвечивания и чрезмерного вылова рыбы из-за изменения климата. Эта коралловая „видеоигра“ с высоким разрешением позволяет нам заглянуть в будущее, чтобы принимать оптимальные решения и избегать катастроф», — заключают ученые.
Читать также
Посмотрите, где сейчас летит марсоход Perseverance
Симптомы коронавируса у детей. На что стоит обратить внимание?
Астрономы увидели, как черная дыра испускает мерцающее гамма-излучение