Новая модель, называемая моделью среднего поля для конкуренции, включает «эффект красной королевы», эволюционную гипотезу, представленную Ли Ван Валеном в 1970-х годах, которая предполагает, что организмы должны постоянно повышать свою приспособленность (или способность выживать и воспроизводиться) в чтобы конкурировать с другими постоянно развивающимися организмами в постоянно меняющейся среде.
«Ну, в нашей стране, – сказала Алиса, все еще немного задыхаясь, – вы обычно попадаете куда-нибудь еще – если вы очень быстро бегаете в течение длительного времени, как это делали мы."
"Медленная страна!"сказала королева. "Вот, видите ли, нужно все, что вы можете сделать, чтобы оставаться на том же месте. Если вы хотите попасть в другое место, вы должны бежать как минимум в два раза быстрее этого!"
Модель среднего поля предполагает, что новые виды обладают конкурентными преимуществами, позволяющими им размножаться, но со временем новые виды с еще лучшими конкурентными преимуществами будут развиваться и вытеснять существующие виды, как конвейерная лента, постоянно движущаяся в обратном направлении.
Модель получила свое название от теории поля, которая описывает, как поля или значения в пространстве и времени взаимодействуют с материей. Поле похоже на отметку на карте, указывающую скорость ветра в разных местах для измерения скорости ветра.
В этом экологическом контексте «поля» приблизительно соответствуют распределению численности видов.
«Экологи могут использовать модели, чтобы предсказать, что произойдет дальше, и диагностировать больные экосистемы», – сказал первый автор Джеймс О’Дуайер, доцент кафедры биологии растений в Иллинойсе и член Института геномной биологии.
Модель среднего поля улучшила фундаментальную модель экологии, называемую теорией нейтрального биоразнообразия, которую ввел Стивен Хаббелл в 1970-х годах.
Нейтральная теория не учитывает конкуренцию между разными видами, таким образом, рассматривая все виды как избирательно равные.
Нейтральная теория может достаточно хорошо предсказывать статическое распределение и численность видов, но она не работает, когда применяется к изменениям в сообществах и видах с течением времени.
Например, нейтральная модель оценивает, что некоторые виды деревьев тропических лесов старше Земли.
«Нейтральная модель основана на случайности», – сказал О’Дуайер. "Это похоже на серию подбрасываний монеты, и вид должен каждый раз бить головой, чтобы стать очень многочисленным. Это случается не очень часто."
«Представьте себе эти экологические модели в широком спектре», – говорит О’Дуайер.
«С одной стороны, у нас есть эта нейтральная модель с очень небольшим количеством параметров и очень простыми механизмами и динамикой, но с другой стороны, у нас есть модели, в которых мы пытаемся параметризовать каждую деталь», – сказал О’Дуайер. "Что было труднее всего, так это сделать один или два шага вниз по этому спектру от нейтральной модели, не попав в этот очень сложный конец спектра."
Создав более реалистичную модель, учитывающую межвидовые различия, О’Дуайер и соавтор Райан Чизхолм, доцент Национального университета Сингапура, сделали важный шаг вниз по этому спектру.
«Наша модель не является экологическим эквивалентом общей теории относительности Эйнштейна, которая была концептуальным скачком для физики», – сказал О’Дуайер. "На данный момент это постепенный шаг.
Но нам понадобятся те концептуальные скачки, которые включают в себя лучшие части различных моделей, чтобы действительно лучше понять сложные экологические системы."
О’Дуайер и Чизхолм недавно сообщили об этой работе в журнале Ecology Letters.