1975, RM May en W.J. Leonard gebruikten eerst het steen-papier-schaar-spel om ecologische scenario's te modelleren waarin drie soorten elkaar cyclisch domineren:één soort domineert een tweede soort, de tweede soort domineert een derde soort, en de derde soort domineert de eerste soort. Het spel werkt goed, bijvoorbeeld, voor het modelleren van verschillende stammen van cyclisch dominant E coli bacteriën.

traditioneel, het steen-papier-schaarmodel gaat ervan uit dat alle drie de soorten even sterk zijn. Maar wat als een van de soorten zwakker is dan de andere twee? Een dergelijk scenario kan in de natuur voorkomen, bijvoorbeeld, als gevolg van seizoensvariaties die het vermogen van een bepaalde soort om te concurreren met andere soorten verminderen.

In een nieuwe krant universitair hoofddocent Josinaldo Menezes, afgestudeerde student Tibério Pereira, en student Bia Moura aan de Federale Universiteit van de Rio Grande do Norte in Brazilië hebben deze vraag aangepakt door meer dan een miljoen simulaties uit te voeren van een steen-papier-schaarmodel waarin één soort minder aanvalt dan wordt aangevallen. Het model helpt verklaren hoe de coëxistentie tussen verschillende soorten wordt gehandhaafd ondanks de verschillende sterke punten van de soort.

"De resultaten vertellen ons dat de reden waarom soorten naast elkaar kunnen bestaan, zelfs als een van hen zwakker is, is de speciale selectieconfiguratie van het steen-papier-schaarmodel, " vertelde Pereira Phys.org .

Het model werkt iets anders dan het originele steen-papier-schaarmodel wanneer geïmplementeerd als een speciaal geval van het May-Leonard-model. individuen, die op een rooster zijn geplaatst, kan drie mogelijke interacties uitvoeren, tot welke van de drie soorten ze behoren. De drie interacties zijn selectie, mobiliteit, en reproductie. Selectie is als doden, waarin een individu van een soort een naburig individu van de soort die het domineert kan wegvagen. Voor mobiliteit, een individu van een soort kan van plaats wisselen met een naburig individu van de soort die hij domineert, of ga naar een aangrenzende lege ruimte. Voor reproductie, een individu van een soort kan een lege aangrenzende ruimte bevolken met een ander individu van zijn soort.

In de simulatie, individuen van elke soort worden willekeurig verdeeld over een raster. Een persoon wordt willekeurig gekozen, en vervolgens wordt willekeurig een van de acht aangrenzende locaties (bezet of leeg) geselecteerd. Vervolgens een van de drie interacties (selectie, mobiliteit, of reproductie) wordt willekeurig gekozen. Het gekozen individu voert de interactie uit, zo mogelijk. In sommige gevallen, de interactie is niet mogelijk:bijvoorbeeld de aangrenzende locatie moet worden ingenomen door een individu van de juiste soort (die wordt gedomineerd) om selectie te laten plaatsvinden, en de aangrenzende site moet leeg zijn om reproductie te laten plaatsvinden.

Om de ene soort zwakker te maken dan de andere twee, de onderzoekers gaven één soort een lagere kans om de selectie-interactie te krijgen. De resultaten van de simulaties toonden aan dat, in tegenstelling tot wat zou worden verwacht, de zwakkere soort sterft niet per se uit. In plaats daarvan, voor sommige zwakteniveaus, de zwakkere soort domineert aanvankelijk bijna het hele grondgebied. Dit gebeurt omdat, omdat de zwakkere soort selecteert (d.w.z. doodt) minder individuen van de soort die het domineert, deze soort groeit en, beurtelings, beperkt de groei van de derde soort. Aangezien deze derde soort de zwakkere soort domineert, door de beperkte groei kunnen de zwakkere soorten groeien.

Om deze redenen, eerder onderzoek heeft aangetoond dat de zwakkere soorten altijd kunnen domineren, zelfs op de lange termijn. Echter, hier vonden de onderzoekers iets anders.

"We waren verrast omdat de zwakkere soort niet noodzakelijkerwijs het ongelijke steen-papier-schaar-spel wint, zoals het in de literatuur bekend was, "Zei Menezes. "We kwamen erachter dat, in simulaties van het May-Leonard-type, de winnaar soort hangt af van de mobiliteit en de kracht van de zwakkere soort."

Overuren, nieuwe patronen verschijnen die precies laten zien hoe de verschillende soorten ruimtelijk naast elkaar bestaan. Vooral, spiraalpatronen ontstaan ​​en reizen als golven totdat ze elkaar ontmoeten, op dat moment resulteren ze in het naast elkaar bestaan ​​van alle drie de soorten in kleine kolonies. De spiraalpatronen - en de daaruit voortvloeiende coëxistentie - komen vaker voor op grotere rasters, omdat dit de mobiliteit van alle soorten vergroot en de soorten in staat stelt met elkaar in contact te komen.

"Mooie spiraalgolven ontstaan ​​wanneer het rooster bijna wordt gedomineerd door één enkele soort, " zei Moura. "De vorming van spiraalvormige ruimtelijke patronen is heel anders dan het standaard steen-papier-schaarmodel. We verwachten dat onze resultaten ecologen kunnen helpen, omdat ze patronen beschrijven en kwantificeren die cruciaal zijn om te begrijpen hoe dergelijke soorten naast elkaar bestaan."

De resultaten toonden ook aan dat coëxistentie zijn grenzen heeft:wanneer de sterkte van de zwakkere soorten minder is dan ongeveer een derde van de sterkte van de andere twee soorten, de kans op samenleven neemt sterk af.

In de toekomst, de onderzoekers zijn van plan om meer complexe scenario's te onderzoeken, zoals adaptieve biologische systemen, waar een soort de interactiekansen kan veranderen om zijn overleving te garanderen. Ze zijn ook van plan om te onderzoeken hoe biologische interacties de ongelijke relaties tussen soorten kunnen balanceren, evenals de effecten van ziekten en andere roofdieren.

"We willen begrijpen hoe een uitbraak van een ziekte of een gemeenschappelijke roofdierbemiddeling de kansen op coëxistentie in het ongelijke steen-papier-schaarmodel vergroot, ', zegt Menezes.

© 2019 Wetenschap X Netwerk