Екологія – наука про взаємозв’язки живих систем із довкіллям. Однією із відомих екологічних концепцій є циклічність коливань чисельності хижаків та їхніх жертв. У найпростішій математичній моделі це коливальний процес із фазовою затримкою між максимумами чисельності двох популяцій (що ілюструється зображенням з одного із тестів ЗНО). Простіше кажучи: добре розмножуються жертви, їх їдять хижаки, народжують більше малят, чисельність хижаків зростає, вони їдять більше жертв, чисельність жертв знижується, хижаки голодають та народжують менше нащадків, тиск на жертв зменшується – цикл замкнено. Моніторингові спостереження підтверджують наявність таких популяційних хвиль у реальних екосистемах. Проте, питанням є їхня стабільність в часі. Адже детальна фіксація стану різних популяцій має історію всього кілька десятиліть, тобто учені могли спостерігати лише кілька циклів. Відтак, цілком можливо, що ми спостерігаємо лише випадкову синхронізацію стану популяцій.

Дослідники спробували створити штучну екосистему із одноклітинних організмів – хижого війчастого Didinium nasutum та їх жертв Paramecium caudatum (інфузорія-туфелька). Існування створеного ними мікрокосму моніторилося протягом 50 циклів чисельності популяцій, це близько 300 поколінь хижаків. Більшу частину цього часу учені спостерігали динаміку, що відповідає описаним вище теоретичним уявленням (відставлені в часі піки чисельності із сталою затримкою в часі). Проте, траплялися і періоди нерегулярних коливань, коли між двома популяціями не було ніякої узгодженості. Цікаво, що це відбувалося за абсолютно стабільних лабораторних умов експерименту. Такі “збої” виникають випадково, а після них система повертається до домінуючого циклічного режиму. Повернення до стабільності спостерігається і у випадку, коли на систему штучно впливати, наприклад, привносячи більше поживних речовин. Можливо, такий фазовий “збій” є чимось на зразок перезавантаження механізму циклічності задля забезпечення стійкості в часі екосистеми.

Головним результатом дослідження є доведення факту, що теоретична модель “хижак-жертва” дійсно може забезпечувати стабільне існування екосистем протягом тривалого часу. Перевівши 300 “лабораторних” поколінь у життя великих хижаків, як на рисунку, ми отримаємо щонайменше 3 століття.

Джерело: Blasius B, Rudolf L, Weithoff G, Gaedke U, Fussmann GF. Long-term cyclic persistence in an experimental predator-prey system. Nature. 2020 Jan;577(7789):226-230. doi: 10.1038/s41586-019-1857-0