Чтобы лучше понять сложные эффекты, которые беспорядки имеют на экологические системы, исследователи развивали простую экосистему в форме микробной пищевой сети. Выгода этого – то, что микробы растут быстро, имеют короткие времена поколения, легки контролировать, и беспорядки просты моделировать экспериментально.
Образцовая экосистема состояла из культурной среды (питательные вещества), четыре различных штамма бактерий (добыча) и снабженное ресничками (хищник), который питается бактериями. Эти мини-экосистемы были подвергнуты различным событиям волнения в различных экспериментальных мерах.
Одно волнение приняло форму различных растворений, которые привели к сокращению числа людей. «Растворения моделировали события волнения различных преимуществ, которые возникли или сильно и внезапно или постоянно в низкой интенсивности», объясняет Кэнэн Каракок, докторант UFZ и ведущий автор исследования. Другой тип волнения был нехваткой еды. Здесь, в одной договоренности, поставка продовольствия для бактерий была резко отключена, в то время как в другом это постепенно уменьшалось. Команда исследователя тогда исследовала, какие эффекты тип волнения имел на число бактерий, и как и изменились ли сообщества бактерий в результате.
Это также включило исследование эффекта присутствия или отсутствия хищников.В экспериментах, выполненных без хищников, бактерии были затронуты только мягко беспорядками и системой, восстановленной быстро после событий волнения. В отличие от этого, образцовая экосистема с подарком ciliates, на который отвечают ощутимо беспорядки. «Сначала, это привело к крутому понижению количества ciliates. В результате бактерии позже извлекли выгоду, поскольку меньше хищников имело в виду сниженное давление хищничества.
Пережив волнение, число бактерий могло также вырасти снова быстро – даже к большим числам, чем ранее», говорит Каракок. Относительное изобилие в бактериальном сообществе также изменилось. Во-первых, в особенности те бактерии, которые или могли справиться с небольшой остающейся суммой питательных веществ, или которые обычно являются предпочтительным кормом для хищников, выросли хорошо. «Переведенный на природную экосистему, развитие этого вида могло означать, что, например, вредители внезапно умножатся после волнения, если они не будут сдержаны хищниками», говорит Чацинотас. «Такие трофические взаимодействия очень важны для функционирования экологической системы и должны поэтому быть взяты все больше и больше во внимание в будущих исследованиях».Не только взаимодействия в пищевой сети важны, однако: также важный фактор времени.
Чтобы определить, какие эффекты долгосрочны и которые краткосрочны по своей природе, исследователи изучили различные экспериментальные процедуры в периоды прежде, в течение и после событий волнения в каждом случае. Это продемонстрировало, что число бактерий повторно стабилизировалось быстро после волнения, тогда как изменение в бактериальном сообществе обычно было долгосрочным процессом. «Стабильность и восстановление после событий волнения – также важные темы», говорит Каракок. «Поэтому важно сделать эти наблюдения в контексте временного ряда». В учебно-производственных практиках временной ряд может только быть понят с высоким уровнем усилия.
Микробные системы имеют преимущество способности предоставить ответы на экологические проблемы в мелком масштабе, и относительно быстро. «Результаты нашего исследования не могут, конечно, быть просто переданы на непосредственной основе реальным экосистемам», говорит Чацинотас. «Что они действительно показывают, однако, сложный путь, которым даже самые простые экосистемы отвечают на беспорядки, и они помогают показать фундаментальные механизмы, которые должны все больше и больше приниматься во внимание на фоне глобального изменения в исследовании экосистемы». В будущих исследованиях исследователи в UFZ будут постепенно увеличивать сложность моделей экосистемы и расширять их с точки зрения микробных услуг если, такие как ухудшение токсичных веществ.