Как биокорки формируют самоорганизующиеся структуры и влияют на функционирование экосистем засушливых территорий

от

Исследовательская группа под руководством профессора Ли Юйцяна из Северо-Западного института экологии и ресурсов (NIEER) Китайской академии наук выяснила механизмы формирования самоорганизующихся узоров Тьюринга в биокорках. Эта способность к самоорганизации имеет большое значение для функционирования экосистем и устойчивости экосистем засушливых территорий. Результаты исследования были опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences 21 июля.

Роль биокорков в экосистемах засушливых территорий

Биокорки, состоящие из таких организмов, как лишайники и мхи, играют важную роль в экосистемах засушливых территорий. Их пространственное распределение, которое часто демонстрирует узоры Тьюринга, имеет основополагающее значение для функционирования этих экосистем. Однако механизмы, лежащие в основе формирования этих узоров, и их экологическая значимость остаются неясными.

Для устранения этого пробела в знаниях

Исследователи провели полевые наблюдения на разных стадиях сукцессии биокорков в Шапотоу, северный Китай, и использовали вероятностную модель клеточного автомата для изучения самоорганизующихся пространственных узоров участков биокорков.

Они обнаружили, что динамика биокорков в засушливых территориях регулируется пространственными и временными обратными связями, зависящими от масштаба, что в конечном итоге приводит к формированию самоорганизующихся узоров Тьюринга.

В частности, положительные обратные связи на коротком расстоянии первоначально способствуют развитию участков, характеризующихся распределением размеров участков с тяжёлым хвостом. По мере роста участков отрицательные обратные связи на большом расстоянии из-за ограничений ресурсов сдерживают дальнейшее расширение, что приводит к характерному масштабу участков в распределении размеров участков и регулярным узорам Тьюринга.

Дальнейшие измерения на местах показали, что биокорки в центре и на краю участков разного размера на разных стадиях сукцессии подтверждают асинхронную природу обратных связей, зависящих от масштаба.

Понимание процессов самоорганизации в сообществах биокорков может дать ценную информацию о связи между пространственными узорами и функциональностью экосистем. Эти знания также могут помочь предсказать, как биокорки и экосистемы засушливых территорий будут реагировать на изменения окружающей среды.

Предоставлено:
Китайская академия наук

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте