Mathematisches Modell beleuchtet Aktivität von Ökosystemen
Neue Forschungsergebnisse aus Spanien zeigen, dass das Verhältnis der Arten zu Ökosystemen dem der Zellen zum Körper entspricht. Die Forscher entwickelten ein mathematisches Modell, dass das Verhalten eines Ökosystems nachbildet und zum Verständnis der Dynamik und der Reaktionen eines Ökosystems in verschiedenen Situationen beiträgt. Das Ökosystem bildet eine dauerhafte Einheit, während die das Ökosystem bildenden Untereinheiten sich ständig verändern, besagt das im Journal of Theoretical Biology vorgestellte Modell. Mithilfe des mathematischen Modells stellte das Team von der Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) fest, dass das Ökosystem einen Zustand erreicht, in dem es relativ wenig beeinflusst wird, obwohl die Spezies, die es umfasst, ständig durch andere ersetzt werden. Selbst wenn es zu einer vollständigen Veränderung kommt, ähnlich wie die Veränderung, die sich im Inneren eines menschlichen Organismus ereignet, bleibt der Zustand des Ökosystems mehr oder weniger der gleiche. "Kurz gesagt: die Arten verändern sich, die Struktur aber nicht", erklären José A. Cuesta und José A. Capitán, beide Professoren am Fachbereich Mathematik der UC3M und Autoren der Studie. Den Forschern zufolge sind mehrzellige Lebewesen wie Ökosysteme. Verschiedene Zelltypen bilden den menschlichen Körper, und diese Zellen arbeiten zusammen und konkurrieren gleichzeitig um Ressourcen. Der Mensch wird von verschiedenen Bakterienarten "kolonisiert", die unter anderem auf der Haut und im Darm leben. Die Aktivität der Bakterien, so die Forscher, steht im Zusammenhang mit anderen Vorgängen in unserem Organismus. Viren können in Organismen entweder Schaden anrichten oder zur Regulierung der DNA (Desoxyribonukleinsäure) beitragen. "Diese Wesen werden ständig geändert, sodass nach einem ausreichenden Zeitraum alle Einheiten, aus denen wir zusammengesetzt sind, ein oder mehrere Male ausgetauscht wurden", stellt Professor Cuesta fest. "Trotzdem bleiben wir während des gesamten Prozesses wir selbst. Genau so läuft es auch bei Ökosystemen ab." Diese Forschung zeigt, so das Team, dass Ökosysteme als "eigenständige Einheiten" betrachtet werden können. "Wir konzentrieren uns voll auf den Schutz von Lebensformen, aber die Erhaltung von Ökosystemen ist viel wichtiger", fügen die Forscher hinzu. Ihrer Meinung nach könnte es manchmal sinnvoll sein, eine gefährdete Spezies durch eine andere zu ersetzen - eine, die ähnliche Interaktionen mit den anderen Arten in den Ökosystemen hat. Obwohl wir den Verlust einer Spezies beklagen müssten, würden wir in der Tat dafür sorgen, dass das Ökosystem intakt bleibt. Gleichzeitig erklären die Wissenschaftler, dass die Arten in einem Ökosystem oder einer Umwelt eine entscheidende Rolle spielen. "Die Arten interagieren miteinander: Sie fressen sich gegenseitig, Sie streiten sich um Lebensraum ... Aus diesem Grund stellen das Vorhandensein oder Fehlen bestimmter Spezies den einflussreichsten Faktor für das Überleben einer anderen Spezies dar", sagt Professor Cuesta. "Diese Eigenschaft der Lebensformen, ihre eigene Umwelt erzeugen und ein Ökosystem bilden zu können, hat uns bei dieser Studie am meisten interessiert." Mithilfe des von dem Team entwickelten mathematischen Modells können Ökosysteme über längere Zeiträume überwacht werden. Es wird dazu beitragen, Antworten auf bisher ungelöste Fragen zu finden. "Mathematische Modelle erweisen sich als sehr hilfreich, um sich auf die Art der zu erhebenden Daten zu konzentrieren, die für die Überprüfung von Hypothesen benötigt werden", erklärt Professor Cuesta. "In der Tat hat die mathematische Ökologie in dieser Disziplin eine lange Tradition, und Ökologen selbst führen mithilfe mathematischer Techniken, die zur Verwendung an anderen Phänomenen entwickelt wurden, interessante Arbeiten durch."Weitere Informationen unter: Universidad Carlos III de Madrid (UC3M): http://www.uc3m.es/portal/page/portal/home(öffnet in neuem Fenster) Journal of Theoretical Biology: http://www.elsevier.com/wps/find/journaldescription.cws_home/622904/description#description(öffnet in neuem Fenster)
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