التوصل إلى طريقة تكشف أسباب تغير النظم البيئية الطبيعية.. علماء يكشفون عوامل التنبؤ باستقرار واختلال النظام البيئي
العلماء يستطيعون تقديم تنبؤات أو بيانات حول ما سيفعله المجتمع المحلي مستقبلاً
يمكن أن تكون محاولة فك جميع العوامل التي تؤثر على سلوك المجتمعات البيئية المعقدة مهمة صعبة للغاية، ومع ذلك، اكتشف فريق من الباحثين، بقيادة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) أنه يمكن التنبؤ بسلوك هذه النظم البيئية بناءً على معلومتين فقط – عدد الأنواع في المجتمع، ومدى تفاعلها مع بعضها البعض بقوة.
تشتهر ديناميات النظم البيئية الطبيعية بصعوبة دراستها، يمكن للعلماء إجراء ملاحظات حول كيفية تفاعل الأنواع مع بعضها البعض، لكن لا يمكنهم عمومًا إجراء تجارب محكومة في البرية.
أدى ذلك إلى قيام باحثي معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا باستخدام الميكروبات مثل البكتيريا، والخميرة لتحليل التفاعلات بين الأنواع بطريقة خاضعة للرقابة، على أمل معرفة المزيد حول كيفية تصرف النظم البيئية الطبيعية.
تحديد ثلاثة مراحل
نُشرت الدراسة في مجلة Science، حيث أوضح الباحثين أنه من خلال إنشاء مجتمعات تتراوح من نوعين إلى 48 نوعًا من البكتيريا، والتحكم في عدد الأنواع من خلال تكوين مجتمعات تركيبية مختلفة بمجموعات مختلفة من الأنواع، وتقوية التفاعلات بين الأنواع عن طريق زيادة كمية الطعام المتاح.
تمكن العلماء من تحديد ثلاثة مراحل المجتمعات البيئية وحساب الشروط اللازمة لها للانتقال من دولة إلى أخرى.
في البداية ، كان كل مجتمع بيئي موجودًا في مرحلة تسمى “الوجود الكامل المستقر” ، حيث تتعايش جميع الأنواع دون التدخل مع بعضها البعض.
ومع ذلك ، مع زيادة عدد الأنواع أو التفاعلات فيما بينها ، دخلت المجتمعات مرحلة جديدة تسمى “التعايش الجزئي المستقر” حيث تظل التجمعات مستقرة ، ولكن بعض الأنواع انقرضت.
أخيرًا ، مع زيادة عدد الأنواع أو قوة التفاعلات، دخلت المجتمعات مرحلة ثالثة ، تتميز بتقلبات أكثر دراماتيكية في السكان. في هذه المرحلة ، أصبحت النظم البيئية غير مستقرة ، وتذبذب السكان باستمرار بمرور الوقت.
قال المؤلف الرئيسي للدراسة جيليانغ هو ، وهو مهندس في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا،” بينما لا يمكننا الوصول إلى جميع الآليات والمعايير البيولوجية في نظام إيكولوجي معقد ، فإننا نثبت أن تنوعه ودينامياته قد تكون ظواهر ناشئة يمكن التنبؤ بها من خلال عدد قليل من الخصائص الإجمالية للمجتمع البيئي: حجم تجمع الأنواع وإحصاءات التفاعلات بين الأنواع .
يمكن أن تساعد هذه النتائج علماء البيئة في عمل تنبؤات حول ما يمكن أن يحدث في النظم البيئية المعقدة مثل الغابات ، حتى مع توفر القليل من المعلومات ، لأن كل ما يحتاجون إلى معرفته هو عدد الأنواع ودرجة تفاعلها.
معرفة ما سيفعله المجتمع
وأوضح المؤلف الكبير جيف جور، عالم الفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، “يمكننا تقديم تنبؤات أو بيانات حول ما سيفعله المجتمع المحلي، حتى في حالة عدم وجود معرفة مفصلة بما يحدث، نحن لا نعرف حتى الأنواع التي تساعد أو تؤذي الأنواع الأخرى، وخلص جور إلى أن هذه التنبؤات تستند فقط إلى التوزيع الإحصائي للتفاعلات داخل هذا المجتمع المعقد.
