Ciklinė konkurencija tarp 3 rūšių arba telaimi silpniausias!

[Andrej S]

    G-moksluose užpraeitais metais buvo minėtas evoliucijos teorijos atradimas kuris įrodo kad cikliškai konkuruojančios rūšys (kai egzistuoja rūšys A, B, C, kurios yra santykinai stipresnės viena už kitą), gali ilgą laiką koegzistuoti pusiausvyroje. Tokiu būdu nebūtinai kažkas (silpniausias) turi būti nukonkuruotas. Tokios sąveikos stebimos įvairiausiose ekosistemose - nuo mikroorganizmų, iki tam tikrų driežų rūšių ir koralinių rifų bestuburių.
    Naujausias šios tyrimų grupės atradimas yra dar labiau stulbinantis. Ciklinė konkurencinė dinamika sukelia kontrintuityvias pasekmes. Jos metu, kaip taisyklė laimi silpniausia rūšis! Esant dideliems populiacijų dydžiams silpniausios rūšies laimėjimo tikimybė artėja link vieneto. Savo išvadas, mokslininkai pagrindžia stochastinėmis šio proceso simuliacijomis. Ankstesni tyrimai buvo nutaikyti mastelio (erdvinio ir populiacijos dydžio) įtakai tarprūšinei dinamikai esant tam pačiam rūšių konkurencingumui, tam kad nustatyti prie kokių parametrų reikšmių skirtingos cikliškai konkuruojančios rūšys gali koegzistuoti stabiliai. Jeigu, tarkime visų rūšių konkurencingumo parametrai yra vienodi, tuomet kažkurių rūšių išnykimas yra sukeliamas atsitiktinių populiacijos dydžio fluktuacijų. Šiuo atveju, tyrimo autoriai bandė išsiaiškinti, kokią įtaka turi rūšių populiacijos dydis ir reakcijos greičiai (kaip greitai viena rūšis nukonkuruoja mušamąją rūšį).  Kaip parodė imitaciniai tyrimai, esant labai mažam populiacijos dydžiui (tarkim kiekvienoj rūšyje esant po vieną individą), rūšių išgyvenimo tikimybės yra proporcingos jų konkurencingumui. Tačiau esant kiekvienos populiacijos dydžiui didesniam nei 10 000 individų su didele tikimybe išgyvena "silpniausia" rūšis, o kitos dvi išmiršta. Pradiniam populiacijų dydžiui artėjant link begalybės ribos, silpniausios rūšies išgyvenimo tikimybė lygi vienetui.
  Tokio pobūdžio elgesys yra pastebėtas ir eksperimentuose, bakterijų kolonijose, kai laimi iš pažiūros silpniausios linijos. Toks elgesys nėra numatomas klasikinės konkurencinio pašalinimo teorijos. Ir teiginys kad gamtoje (ir visuomenėje) laimi stipriausi, ne visuomet yra teisingas. Gali būti stabilus koegzistavimas, gali įvykti ir atvirkščiai, kad pasisekimo susilaukia silpniausi o stipriausi išmiršta. Ekologinė - evoliucinė dinamika yra kur kas labiau komplikuota nei anksčiau buvo manyta, ir žada dar dau įdomių, stulbinančių atradimų.


Nuorodos:
Maximilian Berr, Tobias Reichenbach, Martin Schottenloher, and Erwin Frey"Zero-One Survival Behavior of Cyclically Competing Species" Phys. Rev. Lett. 102, 048102 (2009) - Straipsnis "Physical Review Letters" žurnale apie ciklinės konkurencijos pasekmes evoliucijoje bei šio proceso rūšių išmirimo dinamiką.
Survival Of The Weakest? Cyclical Competition Of 3 Species Favors Weakest As Victor - Populiari apžvalga "Science Daily" portale.
Г.Ф.Гаузе. Борьба за существование. 1934 - Darbas, kuriame G. Gauze pirma karta pateikia kovos už būvį matematinius modelius. Principas kad dvi konkuruojančios rūšys, kurios užima tą pačia nišą, negali ilgai egzistuoti kartu, pavadintas Gauze vardu.

G-moksluose:

  Didžiausi paskutinių mėnesių evoliucijos teorijos pasiekimai bei novatoriški atradimai

--
AS

[Gustina]

   Nustebau perskaičiusi šią apžvalgą! Andrejau, ar žinoma, kodėl tokiomis sąlygomis laimi silpniausia rūšis? Ar tai vis dar tas neatsakytas klausimas, kuris visus domina? :) Beje, kaip apibrėžiama šiuo atveju frazė "silpniausia rūšis"? Turima omeny jos fiziniai, fiziologiniai ar morfologiniai požymiai ar kažkas kita? Ir gal gali pateikti pavyzdžių iš Gamtos? Ir dar - čia turima omeny 3 (ar daugiau) dėl tos pačios konkuruojančios nišos rūšys?

             Gustina

[Andrej S]

   Rūšių galia (konkurencingumas) tokioje sistemoje kai neigiamai sąveikauja 3 rūšys, konkuruojančios dėl vienos nišos, apibrėžiama kaip kinetinės reakcijos greitis, tarkim sąveikaujant rūšims A+B, B+C, ir C+A, kiek kiekviena rūšis sunaikina kitos priešininkės (na "sunaikina" stiprus žodis, veikiausiai reiktu sakyti veikdama neigiamai priveda prie išmirimo). Tokia sistema turi vieikti "žirklių, popieriaus, akmens" žaidimo principu, kai kiekvinas sekantis yra pranašesnis už prieš tai buvusį (žirklės kerpa popierių, popierius susuka akmenį, akmuo sulaužo žirkles). Tuo atveju, jeigu silpniausia rūšis yra A, ir reakcijoje A+B, ji mažiau naikina B, nei reakcijose B+C naikina C, bei C+A naikinama A, tuomet, rūšis A skaitoma kad turi mažiausią konkurencingumą (bei dydžiausią išmirimo tikimybę) šioje 3 neigiamų sąveikautojų sistemoje. Galima tiktai spėlioti kodėl taip įvyksta, kad esant dideliam populiacijos dydžiui galų gale laimi rūšis su mažiausiu konkurencingumo parametru. Gal būt kai viena rūšis mažiau naikina sekančia cikle, kuri yra priešė pirmos priešui, tuomet ji priveda trečią rūšį prie išmirimo, tuo tarpu, išmirus jos pačios naikintojui (3 rūšiai), ji vėliau, lėtai tačiau užtikrintai sunaikina antrąją rūšį, kuri prieš tai jai pasitarnavo kaip pagalbininkė. Aišku čia tik spėjimas. Ir dar, kaip jau minėta, šis reiškinys įvyksta tiktai didelėse populiacijose, mažose populiacijose rūšių išgyvenamumas proporcingas konkurencingumui ir laimi stipriausia rūšis. Taigi, kas laimės evoliucinį žaidimą priklauso nuo sąveikautojų (rūšių) skaičiaus vienoje nišoje, konkurencingumo parametro, bei populiacijos dydžio. O tokio akivaizdaus ryšio tarp konkurencingumo ir sekmės kaip buvo manoma anksčiau, neegzistuoja.
   Šiaip aš nesu lauko biologas, todėl iš savo asmeninės praktikos negaliu pateikti pavyzdžių su tokio tipo saveikomis bei konkurencinio pašalinimo pavyzdžių. Tačiau, pačiame straipsnyje (ir mano apžvalgoje) buvo minėta kad tokiu būdu saveikauja įvairiausi organizmai (bakterijos, stubūriniai, jūriniai bestuburiai) įvairiausiose ekositemose (sausuminės, jūrinės). Eksperimentiškai pirmą kartą tokio tipo konkurencinė dinamika, kaip minėta autoriu, buvo aptikta tarp bakterijų E. coli 3 skirtingų tipų štamų, kai beveik visada laimėdavo mažiausiai kenkianti ciklinėje konkurencinėje sistemoje atmaina.

--
AS