Сотрудничая с учеными из австралийского университета Флиндерса и частной исследовательской компании Nova Blue Environment, докторант биологии Бруно Картуран изучает экосистемы рифов мира, находящихся под угрозой исчезновения.
«Коралловые рифы – одна из самых разнообразных экосистем на Земле, и они обеспечивают средства к существованию более чем 500 миллионов человек», – говорит Картуран. "Но коралловые рифы тоже в опасности.
Около 75 процентов коралловых рифов мира находятся под угрозой из-за потери среды обитания, изменения климата и других антропогенных нарушений."
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.
Однако есть надежда, поскольку он определил способ исследования рифов и выяснения, почему одни экосистемы рифов кажутся более устойчивыми, чем другие. По его словам, выяснение того, почему, может помочь сократить убытки.
«В других экосистемах, включая леса и водно-болотные угодья, эксперименты показали, что разнообразие является ключом к устойчивости», – говорит Картуран. "Чем больше видов, тем больше разнообразие форм и функций – то, что экологи называют чертами. И вместе с этим повышается вероятность того, что некоторые конкретные черты или их комбинация помогут экосистеме лучше противостоять нарушениям и восстанавливаться после них."
Он объясняет, что важность разнообразия для здоровья и стабильности экосистем была тщательно исследована экологами.
Хотя консенсус заключается в том, 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 не поддаются контролю.
Вот 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 в реальности просто невозможны. рифы ", – поясняет 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 видеть, как сообщества виртуальных рифов реагируют на угрозы.
"Это очень важно, потому что эти черты являются строительными блоками, 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, обитающих на этих рифах, и на их восприимчивость к таким нарушениям, как циклоны и обесцвечивание кораллов."
Снова и снова выполняя моделирование, модель может определять комбинации, которые могут обеспечить максимальную устойчивость. «Это поможет экологам разрабатывать стратегии управления рифами и их восстановления, используя прогнозы модели», – говорит сотрудник Флиндерс, профессор Кори Брэдшоу.
«Сложные модели, подобные нашей, будут полезны для управления коралловыми рифами по всему миру», – добавляет Брэдшоу. "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."
Исследование, проведенное при поддержке грантов Совета по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады и Канадского фонда инноваций, недавно было опубликовано в eLife.