Forskere arbejder på et periodisk system for økologi

I 1867, Den russiske kemiker Dmitri Mendeleev skrev en kemibog, men det gik ikke godt. På det tidspunkt, kun 56 elementer var kendt for at eksistere, men Mendeleev havde svært ved at finde ud af at organisere dem på en måde, der ville demonstrere deres forhold til hinanden. Men derefter, som legenden har det, han havde en drøm, der viste ham ikke kun, hvordan man organiserede de kendte grundstoffer ved atomvægt og kemisk reaktivitet, men tillod ham også at forudsige andre elementer, der endnu ikke var opdaget.

Mendelejev opnåede i denne nats søvn, hvad forskere fra stort set alle discipliner ville dræbe for:en ligetil, forudsigende måde at organisere og skildre kompliceret information. For økologer, for eksempel, dette kan være en model, der kan destillere den enorme kompleksitet af, hvordan en organisme fungerer inden for det økologiske samfund, den lever i. Hellig ko, økologer ville være så pumpede, hvis de havde det. Jeg mener, efter at de holdt op med at kæmpe om det, de ville være ekstatiske.

Forskere har været fascineret af ideen siden begyndelsen af ​​1970'erne, da Robert MacArthur, en evolutionær økolog, havde ideen om at bestille organismer på samme måde som kemiens periodiske system, hvor elementer er organiseret ved kombinationen af ​​visse kemiske egenskaber, konfigurationen af ​​deres elektroner og deres atomnummer (antal protoner).

Så i 2015, en gruppe af økologer offentliggjorde et papir i tidsskriftet Ecology Letters for at tage et hug på det, der længe har været diskuteret, men aldrig var blevet forsøgt:Oprettelse af et periodisk system for økologiske nicher, ligner det periodiske system for elementer i kemi, som i det væsentlige ville repræsentere de komplekse roller, forskellige arter spiller inden for et samfund. Dette kan omfatte, hvordan de reproducerer, hvad de gør for mad og husly, hvordan de beskytter sig selv, hvordan de interagerer med deres levende og ikke -levende naboer, og så videre.

"I bund og grund, tilgangen til at producere periodiske tabeller over nicher er en måde at organisere arter i henhold til sæt af funktionelle træk, der har kendt indflydelse på økologisk ydeevne, "siger medforfatter Dr. Kirk Winemiller, professor i afdelingen for dyreliv og fiskerifag ved Texas A&M University. "Det er en tilgang, der giver os mulighed for at gøre et abstrakt koncept tilgængeligt for empirisk undersøgelse."

I stedet for at se på alle de krav, en art kan stille til sin livssituation - acceptable næringsområder som nitrogen og fosfor, temperatur, fugtighed, jordtype (og en art kan have hundredvis af krav) - forfatterne valgte blot et par væsentlige egenskaber for at fange ideen om en niche:kost, levested, livshistorie, metabolisme og forsvarsmekanismer.

Firbenmodellen

Forskergruppen offentliggjorde en undersøgelse i november 2017 i The American Naturalist som en måde at starte opgaven med at få denne idé til at fungere på ... verdens firben. De samlede så mange data som muligt om 134 firbenarter, fra 24 af de 38 firbenfamilier, der lever på fire af Jordens kontinenter i dag. Derefter tog de deres fem væsentlige egenskaber ved niche, der angiver mellem syv og 15 variabler for hver, og begyndte derefter at knuse tallene.

Gennem at oprette modeller af deres data, de fandt, hvad de måske havde forventet at finde:at firben er som mange andre organismer - de udvikler sig til at interagere med deres levesteder, foder til mad, og observer aktive og inaktive tider hver dag, uanset hvor de bor. For eksempel, firben, der fylder en bestemt niche i Sydamerika, har lignende træk til firben, der fylder lignende nicher i Australien, Afrika eller Amerika, selvom de ikke er meget nært beslægtede, evolutionært set.

Fordi vi kan se ligheder mellem firben, der besætter lignende nicher helt forskellige steder, opsummering og forenkling af ideen om niche på denne måde kan i sidste ende hjælpe forskere med at forudsige, hvordan forskellige økosystemer vil udvikle sig som følge af klimaændringer.

Forenkling af strukturen

Forskerne har brugt denne firbenundersøgelse til at bekræfte, at det måske bare er muligt at forenkle ideen om niche fra hundredvis af dimensioner til kun fem. Så, mens vi endnu ikke har et økologisk periodisk system, måske er det ikke for langt væk.

"En af de største økologer nogensinde, afdøde Robert H. MacArthur, udtrykte det periodiske system af nicher som en kim af en idé for mere end et halvt århundrede siden, "siger hovedforfatter Dr. Eric Pianka, professor i integrativ biologi ved College of Natural Sciences ved University of Texas i Austin. "Det har krævet fem af os ekspertise at afslutte denne analyse - det har været et livstidsmål."

Firben over hele verden indtager nicher på lignende måder, selvom de ikke er meget nært beslægtede. Navnet på dette fænomen er konvergent evolution.