Livstids simulering af biologiske populationer afslører dramatiske befolkningssvingninger før udryddelse

Befolkninger af truede arter når et kritisk punkt i deres liv, hvor de enten overlever eller udvikler sig mod udryddelse. Derfor, bestræbelser på at forudsige og endda forhindre udryddelse af biologiske arter kræver en grundig forståelse af de underliggende mekanismer. I en ny undersøgelse offentliggjort i The European Physical Journal B , Hatem Barghathi og kolleger fra Missouri University of Science and Technology, har undersøgt, hvordan miljøforstyrrelser på tilfældige tidspunkter kan forårsage stærke udsving i antallet af individer i biologiske populationer. Det her, på tur, gør udryddelse lettere, selv for store befolkninger. De fandt ud af, at miljøforstyrrelser kan føre til en periode med langsom befolkningstilvækst afbrudt af pludselige befolkningskollaps. Disse fund har også konsekvenser for at løse det modsatte problem, når man forsøger at forudsige, kontrollere og udrydde populationen af ​​vira i epidemier.

For at modellere biologiske populationer, de udførte simuleringer ved hjælp af en agentbaseret model. Opførsel af befolkninger, der uddør, kan analyseres ved hjælp af teknikker fra statistisk fysik. Disse hjælper os med at studere overgange mellem en tilstand, hvor befolkningen er aktiv og svinger i antal, og en inaktiv tilstand, hvor befolkningen uddør.

Forfatterne finder, at i nærvær af tidsafhængige miljøforstyrrelser, den gennemsnitlige tid for en biologisk befolkning til at uddø vokser kun langsomt med befolkningens størrelse. Dette gør det muligt for selv store befolkninger hurtigt at uddø. I modsætning, ved tidsuafhængige miljøforstyrrelser, store befolkninger har en meget lang levetid.

Barghathi og kolleger fandt også ud af, at når en biologisk befolkning er tæt på overgangen til udryddelse, befolkningen gennemgår perioder med langsom stigning skiftevis med udsving, der fører til et kraftigt fald i antallet af individer.