Като сцена от филма Alien, паразитоиди от насекоми инжектират яйцата си в нищо неподозиращи гостоприемници, тяхното потомство расте и се храни отвътре, като в крайна сметка избухва, оставяйки мъртви, празни съдове-гостоприемници. Тези малки хищници, много от които оси, могат да имат големи екологични и икономически въздействия. Например осите от рода Melittobia атакуват опрашващи пчели. Ларвите на паразитоидни оси се хранят с какавидите на гнездещи пчели и тяхното бързо размножаване може да унищожи цели колонии с едва следа от предходната касапница.
Разбирането на това как паразитоидите и гостоприемниците взаимодействат и как техните взаимодействия се променят с човешкото влияние, е изключително важно за разбирането на екосистемите. Ново изследване на международен екип от изследователи установява, че математическите модели могат да предскажат сложни промени в поведението на насекомите, използвайки просто описание на предпочитанията на насекомите. Изследването, публикувано в списание Nature Communications на 6 октомври, успя да предскаже степента на паразитизъм след обезлесяване без нужда от обширни полеви данни.
"Събирането на полеви данни е необходимо, но скъпо, така че е страхотно да покажем, че можем да използваме математически модели, за да помогнем за фокусирането на усилията и да направим събирането на данни по-ефективно, " Филип Станиченко, д-р, водещ автор и научен сътрудник в Националния център за социално-екологичен синтез (SESYNC). „Изправени пред всички сложни взаимоотношения между видовете и между видовете и околната среда, е невероятно, че можем да идентифицираме прости модели, които, макар и не перфектни, описват как хората могат да влияят на паразитизма по един и същи начин на различни места по целия свят.
Staniczenko се зае да види дали записаните промени в определен тип паразитно взаимодействие, между паразитоиди и техните гостоприемници, споделят прилики между набори от данни от различни страни и следователно могат да бъдат предвидими. Станиченко и колегите анализираха данни за пчели, оси и техните паразитоиди, събрани с помощта на гнезда за капани. Към това изследователско усилие се присъединиха бившият съветник на Станиченко, д-р Феликс Рийд-Цочас в Центъра за сложност CABDyN в Saïd Business School на Университета в Оксфорд, Оуен Луис, доктор по екология в Оксфордския университет, Джейсън Тилианакис, д-р, професор по екология в Университета в Кентърбъри в Нова Зеландия, Матиас Албрехт, д-р, изследовател в Института за устойчиви науки в Швейцария, Валери Кудрейн, д-р, изследовател в Средиземноморието Институт по морско и сухоземно биоразнообразие и екология във Франция и Александра-Мария Клайн, професор по екология във Фрайбургския университет в Германия.
Те основават своите констатации на данни за взаимодействието гостоприемник-паразитоид, събрани в Еквадор, Индонезия и Швейцария, на полеви обекти, разположени в разнообразна гама от екосистеми, включително тропически гори и агрогори, умерени ливади и равнини, както и човешки -модифицирани местообитания, като пасища и оризища. Тъй като паразитоидите могат да атакуват множество гостоприемници, данните за взаимодействието могат да бъдат комбинирани, за да се изградят мрежи, които описват, в един математически обект, относителните нива на паразитизъм сред множество видове в полево място. Като се имат предвид тези данни, изследователите първо проектираха начин за извличане на паразитоидни предпочитания за всеки гостоприемник от екологични мрежи.
"Много информация за поведението и реакциите на видовете към околната среда се съдържа в екологичните мрежи, но въпросът е как тази информация да бъде полезна за прогнозиране", каза Станиченко. "В крайна сметка разбрахме, че отговорът е предпочитанията за взаимодействие, които определят колко повече или по-малко паразитоиди атакуват своите гостоприемници в сравнение с изходното очакване, че те атакуват всеки път, когато паразитоидът случайно срещне един от възможните си гостоприемници."
Съавторът Луис добави: „Би било много трудно и отнемащо време да се проучи хранителното поведение на всички тези видове в полето – особено в екосистеми с голямо разнообразие като тропически дъждовни гори. За щастие се оказва, че използването на предпочитания за взаимодействие може да ни позволи да пропуснем тази стъпка."
Staniczenko продължи: „Открихме, че когато предпочитанията за взаимодействие се променят, те го правят по един и същ начин във всяка страна. Това означаваше, че можем да проектираме модели, които улавят систематични промени в предпочитанията за взаимодействие, за да правим прогнози на нови места, без да е необходимо за събиране на много нови данни за взаимодействие."
"Добавянето на данни за предпочитанията към мрежите за взаимодействие е голяма стъпка напред, защото позволява прецизиране на картата на взаимодействието от прост списък на кой-кой-яде до мерки, които действително предоставят информация за относителната интензивност на тези взаимодействия. Предпочитание данните очевидно са голяма полза за прогнозиране и важна цел за включване в бъдещи изследвания, " коментира Бил Фейгън, професор и катедра по биология в Университета на Мериленд, който не е участвал в проекта.
Станиченко и колегите се фокусираха върху обезлесяването, но техният нов математически подход ще бъде ценен за разбирането на последствията от много видове промени в околната среда, предизвикани от човека.„Взаимодействията между видовете са механизмите, които поддържат двигателя на екосистемите да работи, за да ни осигури ресурси за нашето оцеляване. Промените в околната среда, причинени от човешката дейност, нарушиха тези взаимодействия и преди е било трудно да се предвидят промени, преди да е станало твърде късно, " каза съавторът Tyliankis.
"Ние сме далеч от предсказанието на последствията от всяка човешка дейност," заключи Станиченко, "но поне сега знаем, че е възможно."
