Naturens mangfoldighed sat på formel – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2016 > Naturens mangfoldighed...

01. februar 2016

Naturens mangfoldighed sat på formel

Biodiversitet

Vi mennesker påvirker i højere og højere grad naturen, og det er med til at reducere den biologiske mangfoldighed globalt. For bedre at vurdere konsekvenserne kræver det en bedre forståelse af de miljømæssige vilkår, som arterne i et økosystem lever under. En gruppe biofysikere fra Niels Bohr Institutet har derfor analyseret data og beregnet, hvordan arterne i et område påvirker hinanden, og hvordan et økosystem kan være i balance eller ubalance. Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift, PLOS Computational Biology.

Særlig fødekæde bestående af planter, planteædere og rovdyr viser deres fødesammenhænge. Planter er i stand til at udnytte jordens basale næringsstoffer til at vokse og formere sig, så der er en strøm af energi fra næringsstofferne til planterne. De planteædende dyr lever udelukkende af de tilgængelige planter, mens de kødædende dyr lever af andre dyr. Den viste fødekæde kan i princippet eksistere, da den følger reglerne for bæredygtig sameksistens. (Credit: Jan Härter, Niels Bohr Institutet)

I naturen bevæger dyr sig rundt og trænger ind i nye områder, hvor andre dyr har deres levested. Her kan de jagte og æde nogle af de oprindelige dyr, og de kan også selv blive ædt. De bliver altså en del af fødekæden. Dette mønster med at æde og blive ædt kan være i balance eller det kan føre til forstyrrelser i miljøet som for eksempel, da man indførte kaniner i Australien, og kaninerne formerede sig voldsomt, da de ikke havde nogle naturlige fjender.

Men hvordan ved man, at et økosystem er i balance? Kan man ligefrem sætte det på formel? Ja, det har en gruppe biofysikere fra Niels Bohr Institutet gjort. Formlen hedder Lotka-Volterra og den bruges til at beregne den gensidige påvirkning, som er en afgørende faktor i en bæredygtig sameksistens.

Statistisk analyse af biologi

”Vi har brugt data fra biologiske observationer og analyseret sammenhængen mellem de forskellige arter og deres led i fødekæden. Nogle arter æder planter, mens andre æder andre dyr. Vi kan se, at det er ekstremt vigtigt, at der er balance mellem hvem, der æder hvad, og hvor mange, der jager de samme byttedyr”, fortæller Namiko Mitarai, lektor i biofysik på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet. Hun har sammen med lektor Jan Härter og professor Kim Sneppen, begge fra forskningsgruppen Biokompleksitet på Niels Bohr Institutet lavet de omfattende statistiske beregninger.

Matematisk betyder sameksistens, at der er en linje gennem den interaktions-tabel, som udgøres af alle arterne i fødekæden. Figuren viser et eksempel på fødesammenhænge med de hvide felter, der forbinder nabo-led for ernæring. Linjen opstår ved at bruge kombinationen af en given række eller kolonne kun én gang som vist i de blå felter. Forbindelsen til næringskilden (vist med gul), som ernærer alle arterne i det nederste led, kan også være en del af en linje. I dette tilfælde er der 4 basale arter, for eksempel planter, 5 planteædere og 2 rovdyr i toppen. (Credit: Jan Härter, Niels Bohr Institutet)

Namiko Mitarai forklarer, at de først bruger de klassiske beregninger fra teorierne om økosystemer, som siger, at to rovdyr ikke kan forekomme samtidigt, hvis de begge udelukkende lever af samme byttedyr. Men i deres analyse har de modificeret den indbyrdes konkurrence ved at sige, at to konkurrerende rovdyr godt kan forekomme side om side, hvis de selv er byttedyr for andre rovdyr.

Rovdyr skal selv være byttedyr

Den, der æder græs, bliver ædt af et kødædende dyr, der ædes af et andet kødædende dyr osv. Hvis to arter jager de samme byttedyr er det vigtigt, at de to arter også bliver jaget af andre dyr. Hvis den ene af de to arter er bedst til at fange byttet, vil den udkonkurrere den anden, da der ikke vil være nok bytte til den anden. Men hvis den dygtigste art også jages af andre dyr, kan den mindre dygtige art alligevel godt have nok bytte til at overleve. Der er altså hele tiden denne kobling mellem arterne.

Det, de også kan se, er kombinationen af arter i fødekædens forskellige led. Som man også ser i data fra feltstudierne, viser det sig, at disse ’regler’ om, at rovdyr selv skal være byttedyr for andre rovdyr medfører, at der er langt flere dyrearter i de mellemste led af fødekæden end i bunden og toppen. Derudover viser forskningen, at dyr, som både er planteædere og kødædere, kan have en speciel rolle ved at stabilisere fødekæden, da de kombinere flere forskellige næringskæder.

”I et større perspektiv vil vores beregningsmetode gøre os i stand til at forudse, hvilke typer af invasive arter, der kan føre til store ændringer og måske endda kollaps af økosystemet i et givent område, og metoden vil også kunne bruges til at forudse senere uddøen af arter på grund af fjernelse af oprindelige dyr i området”, siger Namiko Mitarai.

Namiko Mitarai, lektor i Biokompleksitet, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, +45 3532-5402, mitarai@nbi.ku.dk

Jan Härter, adjunkt i Biokompleksitet, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, 0034-604256282, haerter@nbi.ku.dk

Kim Sneppen, professor i Biokompleksitet, Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, +45 3532-5352, sneppen@nbi.ku.dk