Domena publiczna
Naukowcy modelowali matematycznie życie społeczności drobnoustrojów, wyjaśniając, w jaki sposób udaje im się jednocześnie zachować różnorodność i stabilność. Wyniki pracy zostały przedstawione w Physical Review Letters, a wstępny wydruk artykułu naukowego można bezpłatnie przeczytać na stronie internetowej Arxiv.
Przez wiele lat biolodzy nie byli w stanie rozwikłać tajemnicy społeczności mikroorganizmów morskich i zrozumieć, dlaczego może ona być tak różnorodna, zachowując jednocześnie stabilność. Takimi cechami mogą się pochwalić nie tylko jednokomórkowi mieszkańcy zbiorników wodnych, ale także zbiorowiska drobnoustrojów żyjące w organizmach dużych organizmów oraz w innych miejscach.
W większości tych zbiorowisk występują gatunki „centralne”, które są najbardziej reprezentowane, oraz „peryferyjne”, które są mniej istotne. Wszyscy rywalizują o jeden zasób lub ograniczony zakres zasobów. Zgodnie z wcześniejszymi obliczeniami i wcześniejszymi modelami wzrost niektórych populacji powinien być gwałtowny i wykładniczy, co może zachwiać równowagę całej społeczności. Wygrywając w liczbach, niektóre populacje muszą przejąć większość zasobów, pozbawiając inne żywności na zasadzie wykluczenia konkurencyjnego. Ale w rzeczywistości tak się nie dzieje, a społeczność pozostaje stabilna. Naukowcy nazywają to paradoksem planktonu.
Jedna z głównych teorii wyjaśniających paradoks opiera się na dwóch głównych zasadach. Po pierwsze, niektóre bakterie zjadają odpady i odpady, które wydalają inne. Inny polega na tym, że nowoprzybyli do społeczności powinni wybierać wolne nisze ekologiczne lub, lepiej niż inni członkowie społeczności, zajmować już istniejące.
Naukowcy stworzyli matematyczną symulację tej teorii, ustalając zbiór początkowych reguł. Każdy członek społeczności mógł zużywać tylko jeden rodzaj surowca, co powodowało produkcję dwóch nowych typów. Naukowcy zasugerowali również, że wschodzące członkowie ekosystemu mogą przetrwać tylko wtedy, gdy znajdą dla siebie niszę, zajmując pustą lub ucząc się lepszego wykorzystania już zajętego zasobu.
Model umożliwił stworzenie wirtualnej społeczności, w której, podobnie jak w prawdziwych społecznościach drobnoustrojów, zachowano stabilność i różnorodność. Matematycy zauważyli, że we wczesnych stadiach rozwoju ich wirtualnego ekosystemu zdarzały się niekiedy ogólne „wymierania”, gdy władzę przejmowały nowe gatunki, efektywniej wykorzystujące zasoby. Potem zginęły gatunki, które zjadały pozostałości dawnych „faworytów”. Ale z biegiem czasu społeczność stała się bardziej stabilna, a takie wymierania stały się znacznie rzadsze.