Ny undersøgelse afslører, hvordan parasitter former komplekse fødevæv

Abstrakt:

Parasitter er allestedsnærværende og spiller forskellige økologiske roller, hvoraf den ene påvirker strukturen og dynamikken i fødevæv. Vores forståelse af, hvordan parasitter udøver deres indflydelse, er dog fortsat begrænset. I denne undersøgelse anvender vi en netværksbaseret tilgang til omfattende at optrevle parasitternes rolle i at forme kompleksiteten af ​​fødevæv. Ved at bruge et omfattende datasæt, der omfatter 120 fødevæv på tværs af forskellige økosystemer, konstruerer vi todelte netværk, der inkluderer både vært-parasit og trofiske interaktioner. Vores resultater afslører, at tilstedeværelsen af ​​parasitter øger webkompleksiteten markant, især med hensyn til netværksforbindelse, trofiske niveauer og specialisering. Vi identificerer adskillige specifikke mekanismer, hvorigennem parasitter driver webkompleksitet, herunder ændring af værtens kost og adfærd, direkte indtagelse af toprovdyr og fremkaldelse af trofiske kaskader. Derudover finder vi, at virkningerne af parasitter på nettets kompleksitet varierer på tværs af økosystemer, med de stærkeste effekter observeret i marine fødevæv. Vores undersøgelse fremhæver parasitternes centrale rolle i udformningen af ​​fødenettets indviklede arkitektur og tilføjer en ny dimension til vores forståelse af økologiske samfund.

Introduktion:

Fødevæv, indviklede netværk af indbyrdes forbundne trofiske interaktioner, spiller en afgørende rolle i at opretholde økosystemets funktion og stabilitet. Strukturen og dynamikken i disse netværk påvirker strømmen af ​​energi og næringsstoffer samt arternes sameksistens og persistens. Parasitter, organismer, der er afhængige af andre organismer for at overleve og formere sig, er allestedsnærværende i naturen og kan have en række forskellige virkninger på fødevæv, fra at ændre værtsadfærd til direkte at indtage andre organismer. På trods af deres udbredelse og potentielle indvirkning er parasitternes rolle i at forme komplekse fødevæv stadig dårligt forstået.

Metoder:

For at undersøge parasitternes indflydelse på nettets kompleksitet, samlede vi et unikt datasæt med 120 fødevæv fra forskellige økosystemer, herunder terrestriske, ferskvands- og havmiljøer. Disse fødevæv inkluderede både trofiske interaktioner mellem værter og parasitter og vært-parasit-interaktioner. Vi konstruerede todelte netværk, der repræsenterede forbindelserne mellem værter og parasitter og forbindelserne mellem værter og byttearter. Netværksanalyser blev derefter udført for at kvantificere forskellige mål for webkompleksitet, herunder forbindelse (densitet af links), trofiske niveauer og specialisering (nicheoverlap mellem arter).

Resultater:

Vores analyser afslørede, at tilstedeværelsen af ​​parasitter signifikant øgede kompleksiteten af ​​fødevæv på tværs af alle undersøgte økosystemer. Den mest udtalte effekt blev observeret med hensyn til netværksforbindelse, hvor parasitære fødevæv udviser højere værdier end ikke-parasitære fødevæv. Parasitter øgede også antallet af trofiske niveauer og graden af ​​specialisering blandt værtsarter. Disse effekter var mest tydelige i marine fødevæv, hvilket tyder på, at parasitter spiller en særlig vigtig rolle i struktureringen af ​​komplekse havsamfund.

Mekanismer:

Yderligere undersøgelser af de underliggende mekanismer afslørede flere vigtige måder, hvorpå parasitter driver webkompleksitet. En mekanisme er gennem at ændre værtens kost og adfærd. For eksempel kan parasitter inducere ændringer i værtens fodringspræferencer, hvilket fører til inklusion af nye byttearter og øget altædende. Dette kan resultere i udvidelse og diversificering af trofiske forbindelser, hvilket øger webkompleksiteten. En anden mekanisme involverer parasitter, der direkte indtager toprovdyr, reducerer deres overflod og slapper af deres kontrol over lavere trofiske niveauer. Dette kan føre til trofiske kaskader, hvor udgivelsen af ​​byttearter tillader deres populationer at øge og diversificere, hvilket bidrager til den overordnede kompleksitet af fødenettet.

Diskussion:

Vores undersøgelse giver overbevisende beviser for, at parasitter spiller en central rolle i at forme strukturen og kompleksiteten af ​​fødevæv. Ved at bruge en netværksbaseret tilgang og analysere et omfattende datasæt, var vi i stand til at belyse de mekanismer, der ligger til grund for parasitternes indflydelse på fødenettets kompleksitet. Vores resultater udvider vores forståelse af parasitternes økologiske roller og understreger vigtigheden af ​​at overveje deres tilstedeværelse og virkninger, når vi studerer fødenettets dynamik og økosystemernes funktion. Fremtidig forskning bør fokusere på at undersøge den tidsmæssige dynamik af parasit-vært-interaktioner og deres kaskadevirkninger på fødevæv, såvel som implikationerne af parasit-induceret webkompleksitet for økosystemstabilitet og modstandsdygtighed.