Populaties van bedreigde diersoorten bereiken een kritiek punt in hun leven waar ze ofwel overleven ofwel evolueren naar uitsterven. Daarom, inspanningen om het uitsterven van biologische soorten te voorspellen en zelfs te voorkomen, vereisen een grondig begrip van de onderliggende mechanismen. In een nieuwe studie gepubliceerd in Het European Physical Journal B , Hatem Barghathi en collega's van de Missouri University of Science and Technology, hebben onderzocht hoe verstoringen van de omgeving op willekeurige tijdstippen sterke fluctuaties in het aantal individuen in biologische populaties kunnen veroorzaken. Dit, beurtelings, maakt uitsterven gemakkelijker, zelfs voor grote populaties. Ze ontdekten dat omgevingsstoornissen kunnen leiden tot een periode van langzame bevolkingsgroei die wordt onderbroken door plotselinge instortingen van de bevolking. Deze bevindingen hebben ook implicaties voor het oplossen van het tegenovergestelde probleem bij het proberen te voorspellen, controle en uitroeiing van de populatie van virussen in epidemieën.

Om biologische populaties te modelleren, ze voerden simulaties uit met behulp van een agent-gebaseerd model. Het gedrag van uitstervende populaties kan worden geanalyseerd met technieken uit de statistische fysica. Deze helpen ons om overgangen te bestuderen tussen een staat waar de bevolking actief is en in aantal fluctueert, en een inactieve staat waarin de populatie uitsterft.

De auteurs vinden dat in de aanwezigheid van tijdsafhankelijke omgevingsverstoringen, de gemiddelde tijd dat een biologische populatie uitsterft, groeit slechts langzaam met de populatieomvang. Hierdoor kunnen zelfs grote populaties snel uitsterven. In tegenstelling tot, bij tijdonafhankelijke omgevingsstoringen, grote populaties hebben een zeer lange levensduur.

Barghathi en collega's ontdekten ook dat wanneer een biologische populatie de overgang naar uitsterven nadert, de populatie ondergaat perioden van langzame toename, afgewisseld met fluctuaties die leiden tot een sterke afname van het aantal individuen.