Περί εισβολών, κανόνων συνάθροισης και δυναμικής βιοκοινοτήτων ανταγωνισμού : θεωρητική μελέτη μέσω προσομοιώσεων.

Abstract

Οι βιολογικές εισβολές είναι ένα φαινόμενο το οποίο έχει μεγάλη οικονομική σημασία, σημαντικές επιπτώσεις στη διατήρηση της Βιοποικιλότητας και η μελέτη του υποστηρίζει τη διερεύνηση ερωτημάτων που αφορούν τη Βιοκοινοτική Οικολογία. Η μεθοδολογία της έρευνας σε αυτό το επιστημονικό πεδίο ακολουθεί τις κλασικές προσεγγίσεις των βιολογικών επιστημών: περιγραφή, πείραμα και υπολογιστικές προσομοιώσεις. Σε αυτή την εργασία, χρησιμοποιούμε προσομοιώσεις μέσω υπολογιστών για να εξετάσουμε θεμελιώδη ερωτήματα που σχετίζονται με το φαινόμενο των βιολογικών εισβολών σε βιοκοινότητες ανταγωνισμού, τη βιοκοινοτική συνάθροιση, τις "συγκρούσεις" βιοκοινοτήτων και τα θεμελιώδη είδη. Τα είδη - πιθανοί εισβολείς - συνυπάρχουν σε ένα περιφερειακό απόθεμα ακολουθώντας μια σχέση τέλειας μεταβατικής ανταγωνιστικής ιεραρχίας και εν δυνάμει ανταγωνίζονται μεταξύ τους ακολουθώντας τη συνήθη δυναμική των συστημάτων ανταγωνισμού τύπου Lotka-Volterra. Οι συντελεστές ανταγωνισμού επιλέγονται έτσι ώστε τα είδη να μπορούν να συνυπάρχουν ανά δυο (ασθενής ανταγωνισμός). Τα είδη, επιλεγόμενα τυχαία, αρχίζουν να εποικίζουν έναν άδειο χώρο ένα σε κάθε χρονική στιγμή. Το αποτέλεσμα της απόπειρας εισβολής μπορεί να είναι επιτυχημένο η αποτυχημένο και να προκαλεί πιθανόν εκλείψεις ειδών που προϋπάρχουν στη βιοκοινότητα. Με αυτή τη διαδικασία, δημιουργούνται βιοκοινότητες τελικής κατάστασης οι οποίες είναι άτρωτες σε παραπέρα εισβολές Η προσομοίωση επαναλαμβάνεται για διαφορετικά υποσύνολα του αρχικού αποθέματος ειδών. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η πιθανότητα επιτυχούς εισβολής γενικά μειώνεται με το μέγεθος και την "ηλικία" της βιοκοινότητας αποδέκτη. Απο την άλλη μεριά, ο πλούτος ειδών per se δεν είναι καθοριστικός για την αποτυχία μιας εισβολής. Η σύνθεση των βιοκοινοτήτων αποτελεί τον πιο σημαντικό παράγοντα καθορισμού της επιτυχίας εισβολής. Είδη τα οποία ευρίσκονται υψηλά στην ανταγωνιστική ιεραρχία δεν είναι απαραίτητα επιτυχημένοι εισβολείς. Οι ακολουθίες συνάθροισης δύνανται να αποδώσουν περισσότερες της μιας βιοκοινότητες τελικής κατάστασης. Το φαινόμενο "humpty-dumpty" δεν παρατηρήθηκε στις βιοκοινότητες τελικής κατάστασης αυτής της σειράς των προσομοιώσεων: οι βιοκοινότητες μπορούσαν να συναθροισθούν μόνο απο τα είδη-μέλη τους. Η μέση ένταση του ανταγωνισμού μεταξύ των ειδών μειώνεται όσο προχωράει η συνάρθροιση και οι περισσότερες αλληλεπιδράσεις στις βιοκοινότητες που σχηματοποιούνται είναι ασθενείς. Οι βιοκοινότητες οι οποίες είναι άτρωτες σε παραπέρα εισβολές είναι αυτές στις οποίες οι συντελεστές δια ειδικού ανταγωνισμού είναι είναι ασθενέστεροι απο τη μέση ένταση των αλληλεπιδράσεων στο περιφερειακό απόθεμα ειδών. Οι παραπάνω προσομοιώσεις επανελήφθησαν με περιφερειακά αποθέματα ειδών στα οποία τα είδη εν δυνάμει ανταγωνίζονταν με μεγαλύτερη ένταση (ενδιάμεσος και ισχυρός ανταγωνισμός). Η ένταση του διαειδικού ανταγωνισμού επιδρά αποφασιστικά στη δομή των βιοκοινοτήτων που σχηματοποιούνται: σχετιζόμενα με τα αποτελέσματα του ασθενούς ανταγωνισμού, ο πλούτος ειδών των βιοκοινοτήτων είναι μικρότερος, υπάρχουν λιγότερες βιοκοινότητες: τελικής κατάστασης αλλά τα είδη που συμμετέχουν σε αυτές ανήκουν στις υψηλότερες θέσεις της ανταγωνιστικής ιεραρχίας. Οι βιοκοινότητες τελικής κατάστασης που προέκυψαν απο το περιφερειακό απόθεμα ειδών με τον ασθενή ανταγωνισμό "συγκρούσθηκαν" ανά δυο και εξετάστηκε η προκύπτουσα, βιοκοινότητα ως προς τη σύνθεση των ειδών της Τα αποτελέσματα έδειξαν υψηλή ασυμμετρία: στις περισσότερες περιπτώσεις οι συναθροισμένες βιοκοινότητες παρουσιάζουν μεγάλη συνοχή και ανταγωνίζονται η μία την άλλη ως ομάδα. Η έκβαση αυτού του ανταγωνισμού ήταν η έκλειψη όλων των ειδών της μίας απο τις δυο βιοκοινότητες. Ο προτεινόμενος βιοκοινοτικός δείκτης SOS προβλέπει πολύ ικανοποιητικά το "νικητή" αυτών των συγκρούσεων. Η "πειραματική αφαίρεση" ειδών απο τις βιοκοινότητες τελική: κατάστασης για την αναζήτηση "θεμελιωδών " ειδών παρουσίασε όλα τα δυνατά αποτελέσματα έκλειψη άλλων ειδών μεταβολή της βιομάζας της βιοκοινότητας, μεταβολή αφθονία: άλλων ειδών και μεταβολή της κατάστασης των ειδών σύμφωνα με την αφθονία τους. Ελάχιστα είδη μπορούν να χαρακτηρισθούν ως θεμελιώδη σύμφωνα με το δείκτη βιοκοινοτικής σπουδαιότητας.