Forudsiger præferencer for insektfoder efter skovrydning

Som en scene fra filmen Alien, insektparasitoider injicerer deres æg i intetanende værter, deres afkom vokser og spiser indefra, til sidst bryder ud og efterlader død, tomme værtsfartøjer. Disse små rovdyr, mange af dem hveps, kan have store økologiske og økonomiske konsekvenser. For eksempel, hveps i slægten Melittobia angribe bestøvende humler. Parasitoid hvepselarver lever af puber fra nestende bier, og deres hurtige reproduktion kan ødelægge hele kolonier med knap et spor af det foregående blodbad.

Forståelse for hvordan parasitoider og værter interagerer, og hvordan deres interaktion ændrer sig med menneskelig indflydelse, er kritisk vigtig for at forstå økosystemer. Ny forskning fra et internationalt forskerteam finder, at matematiske modeller kan forudsige komplekse ændringer i insektadfærd ved hjælp af en simpel beskrivelse af insektpræferencer. Forskningen, offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation den 6. oktober, var i stand til at forudsige parasitteringshastigheder efter skovrydning uden behov for omfattende feltdata.

"Indsamling af feltdata er nødvendig, men dyrt, så det er fantastisk at vise, at vi kan bruge matematiske modeller til at hjælpe med at fokusere indsatsen og gøre dataindsamlingen mere effektiv, "Phillip Staniczenko, Ph.d., hovedforfatter og forsker ved National Socio-Environmental Synthesis Center (SESYNC). "Over for alle de komplicerede forhold mellem arter, og mellem arter og miljø, det er fantastisk, at vi kan identificere simple mønstre, der, selvom det ikke er perfekt, beskrive, hvordan mennesker kan påvirke parasitisme på samme måde forskellige steder over hele verden. "

Staniczenko satte sig for at se, om der var registrerede ændringer i en bestemt type parasitisk interaktion, mellem parasitoider og deres værter, delte ligheder mellem datasæt fra forskellige lande, og, derfor, kan være forudsigelig. Staniczenko og kolleger analyserede data om bier, hvepse og deres parasitoider opsamlet ved hjælp af fældereder. Tilslutte sig denne forskningsindsats var Staniczenkos tidligere rådgiver, Felix Reed-Tsochas, Ph.d., på CABDyN Complexity Center ved University of Oxfords Saïd Business School, Owen Lewis, Ph.d., professor i økologi ved University of Oxford, Jason Tylianakis, Ph.d., professor i økologi ved University of Canterbury i New Zealand, Matthias Albrecht, Ph.d., forsker ved Institute for Sustainability Sciences i Schweiz, Valérie Coudrain, Ph.d., forsker ved Mediterranean Institute of Marine and Terrestrial Biodiversity and Ecology i Frankrig, og Alexandra-Maria Klein, professor i økologi ved universitetet i Freiburg i Tyskland.

De baserede deres resultater på vært-parasitoid interaktionsdata indsamlet i Ecuador, Indonesien, og Schweiz, på markområder placeret i en række forskellige økosystemer, herunder tropisk skov og agroskov, tempererede enge og sletter, såvel som menneskemodificerede levesteder, såsom græsarealer og rismarker. Fordi parasitoider kan angribe flere værter, interaktionsdata kan kombineres til at opbygge netværk, der beskriver, i et matematisk objekt, den relative hastighed af parasitisme blandt flere arter på et marksted. I betragtning af disse data, forskerne designede først en måde at udtrække parasitoid præferencer for hver vært fra økologiske netværk.

"Mange oplysninger om adfærd og arts reaktioner på miljøet findes i økologiske netværk, men spørgsmålet er, hvordan man gør disse oplysninger nyttige til forudsigelser, "Sagde Staniczenko." Til sidst, vi indså, at svaret var interaktionspræferencer, som kvantificerer, hvor meget mere eller mindre parasitoider angriber deres værter sammenlignet med en baseline forventning om, at de angriber hver gang en parasitoid tilfældigt støder på en af ​​dens mulige værter. "

Medforfatter Lewis tilføjede, "Det ville være meget vanskeligt og tidskrævende at studere fodringsadfærden for alle disse arter i marken - især i økosystemer med stor mangfoldighed som tropiske regnskove. Heldigvis har det viser sig, at brug af interaktionspræferencer muligvis tillader os at springe det trin over. "

Staniczenko fortsatte, "Vi fandt ud af, at når interaktionspræferencer ændrede sig, de gjorde det på samme måde i hvert land. Dette betød, at vi kunne designe modeller, der fangede systematiske ændringer i interaktionspræferencer for at forudsige nye steder, uden at skulle indsamle masser af nye interaktionsdata. "

"Tilføjelse af præferentiedata til interaktionsnetværk er et stort skridt fremad, fordi det tillader forfining af interaktionskortet fra en simpel liste over hvem-der spiser-hvem til målinger, der rent faktisk giver information om den relative intensitet af disse interaktioner. Præferencedata er klart en stor velsignelse til forudsigelse og et vigtigt mål for inklusion i fremtidige undersøgelser, "kommenterede Bill Fagan, Professor og formand for biologi ved University of Maryland, som ikke var involveret i projektet.

Staniczenko og kolleger fokuserede på skovrydning, men deres nye matematiske tilgang vil være værdifuld for at forstå konsekvenserne af mange typer menneskedrevne miljøændringer. "Interaktioner mellem arter er de gear, der holder motoren i økosystemer i gang med at give os ressourcer til vores overlevelse. Ændringer i miljøet forårsaget af menneskelige aktiviteter har forstyrret disse interaktioner, og det har tidligere været svært at forudsige ændringer, før det er for sent, "sagde medforfatter Tyliankis.

"Vi er langt fra at forudsige konsekvenserne af enhver menneskelig aktivitet, "Staniczenko konkluderede, "men nu ved vi i hvert fald, at det er muligt."