Zaplątani w sieci (mutualistycznej)

Abstrakt

Sieć to zbiór elementów określanych jako węzły, między którymi istnieją jakiegoś typu powiązania. W ekologii podejście "sieciowe" jest wykorzystywane w badaniach łańcuchów pokarmowych, epidemiologii, ekologii wysp oraz studiach interakcji mutualistycznych. Jak ostatnio dowiedziono, zwłaszcza sieci łączące rośliny i zapylające je zwierzęta pełnią ważną rolę w generowaniu i podtrzymywaniu różnorodności biologicznej ekosystemów lądowych, uważa się je nawet za "fundament bioróżnorodności". Zwykle łączą one dziesiątki, a nawet setki gatunków, tworzących skomplikowane układy wzajemnie korzystnych powiązań. Dogłębne zrozumienie takich skomplikowanych układów, w których uczestniczą liczne gatunki zawsze stanowiło metodologiczne wyzwanie w ekologii. Nowe narzędzia matematyczne pozwalają charakteryzować pewne cechy sieci (zagnieżdżenie, rozkład siły węzłów etc.) oraz ich strukturę (poprzez wyznaczanie węzłów/gatunków pełniących rolę strukturalną w badanych ekosystemach), która charakteryzuje się wysoką heterogennością i asymetrią. Jak wskazują dane empiryczne większość gatunków budujących sieć jest słabo połączona, natomiast niektóre węzły tworzą znacznie więcej połączeń niż wynikałoby to z losowego ich rozkładu. Taka asymetria odróżnia sieci mutualistyczne od losowych, które są wysoce jednorodne. Powtarzalność struktury sieci w wielu różnych rodzajach odziaływań mutualistycznych sugeruje istnienie powszechnego mechanizmu tworzenia, rozwoju i trwałości różnych typów sieci. W szczególności zagnieżdżenie (nestedness), jako miara asymetrii systemu, wydaje się pełnić kluczową rolę w funkcjonowaniu realnie istniejących sieci. Jest to dobrze widoczne, kiedy sieć jest przedstawiona w postaci macierzy przyległości lub diagramu, w którym węzły uszeregowane są według spadającego stopnia węzła. Odkrywane ostatnio właściwości złożonych systemów pokazują, że warto eksplorować tę dziedzinę ekologii, ponieważ wzorce formowania się i struktury sieci mogą ułatwić zrozumienie procesów koewolucyjnych oraz znalezienie skutecznych sposobów ochrony różnorodności biologicznej, m.in. poprzez wskazywanie "zwornikowych" elementów ekosystemów determinujących ich trwanie i stabilność.