В 1990 Североатлантические рыбаки втянули больше чем 200 000 метрических тонн трески; в 1992 они не поймали почти ни один. Крах стоил тысячам канадских рыбаков и прививает рабочих их рабочие места, и северное рыболовство трески никогда не восстанавливалось.
Теперь, дрожжи лаборатории изучения физиков нашли новый способ сказать, когда такой крах неизбежен. Исследователи надеются, что их предупредительный сигнал может помочь рыболовству и менеджерам по охране природы действовать своевременно для спасения подчеркнутых популяций.Работа бригады является «действительно хорошей газетой», которая «мог потенциально привести к некоторому новому пониманию», говорит Стивен Карпентер, эколог в университете Висконсина.
Мадисон, кто изучил подобные сигналы дальнего обнаружения в озерах.Ключ к предотвращению краха популяции определяет ранние признаки проблемы. Один признанный предупредительный сигнал – то, что нездоровые системы часто занимают больше времени, чем здоровые для восстановления после волнения. Ученые раскритиковывают это «критическое замедление».
Например, Плотник и коллеги нашли, что уровни морских водорослей не спешили возвращаться к нормальному в озере, к которому они добавили форелевого окуня, хищную рыбу. Однако измерение этого замедления по своей природе может потребовать ценности лет данных — роскошь, которую многие рыболовство и менеджеры по охране природы не имеют.
Войдите в Saccharomyces cerevisiae, обычно известный как пивные дрожжи. В июне 2012 физик Джефф Гор из Массачусетского технологического института в Кембридже и коллегах сообщил, что они вызвали критическое замедление в лабораторных популяциях этих одноклеточных грибов. Клетки пивных дрожжей ломают несъедобный сахар в своей окружающей среде в съедобные, означая, что люди получают повышение от работы их соседей — особенно в высоких удельных весах. Таким образом ученые смогли подчеркнуть свои популяции путем растворения их.
Исследователи нашли, что в более низких удельных весах, популяции заняли больше времени для возвращения к предыдущим уровням, будучи потрясенным дозой соли — который может вредить или убить дрожжи — в их среде для выращивания. Но изолированная колония лаборатории является очень искусственной системой.
В реальных экосистемах существа могут двинуться от одной части их окружающей среды другому.Так, в их новом исследовании Гор и коллеги соединили популяции дрожжей миграцией. Исследователи выросли, группы колоний дрожжей в рядах маленьких, круглых скважин на пластмассовых подносах — воображают нижнюю половину миниатюрной упаковки для яиц, имеющей восемь рядов вместо два. Каждое утро ученые передали четверть каждой популяции к скважинам по обе стороны от него, моделировав естественный процесс рассеивания как рыба, плавающая от одного региона озера другому.
Бригада тогда растворила клетки в одних из скважин в каждой группе к чрезвычайно низкой плотности, создав то, что они называют «плохим регионом». Исследователи измерили размер каждой популяции за следующую неделю и нашли что колонии любой стороне подчеркнутых дрожжей в плохом регионе также уменьшенный. Но популяции два или больше скважин далеко остались здоровыми.Тогда ученые нанесли удар нокаута.
Они начали растворять дрожжевые клетки в остальной части скважин, приблизив всю группу для разрушения. Они нашли что расстояние между плохим регионом и самым близким хорошо со здоровой популяцией увеличенный от двух скважин до три или больше.
Гор и его коллеги называют это расстояние «продолжительностью восстановления» и полагают, что это могло наблюдаться в реальных окружающих средах с естественными средами разных уровней пригодности. Например, менеджеры могли контролировать числа рыбы в морском резервате рядом с рыболовством и сократить лов рыбы, если расстояние от края рыболовства до самого близкого региона здоровых популяций рыб увеличивается. Продолжительность восстановления является «новой категорией индикатора, не предложенного в области», говорит Гор, бригада которого издала свои результаты онлайн сегодня по своей природе.
«Действительно холодная вещь о понимании состоит в том, что оно могло быть применено в полевых условиях», говорит Карпентер. Он предполагает экологов, изучающих спутниковые снимки пастбищ или других экосистем для поиска увеличений в продолжительность восстановления. Карпентер также отмечает что, в то время как «реальные пейзажи намного более сложны, чем одномерный градиент культур дрожжей», добавляет эксперимент лаборатории Гора что-то, что исследования целой экосистемы как его часто не могут: легкий replicability и контроль. «Эксперименты дрожжей дают нам еще один угол для размышления о проблеме», пишет Карпентер в электронном письме.Для Гора следующий шаг обращается к людям, которые могли извлечь выгоду из его результатов.
Он недавно начал сотрудничество с учеными, продолжающими работать экономно и экологически важные системы как колонии медоносной пчелы и рыболовство. «Никто не хочет обязательно спасти мои микробовые популяции от разрушения», он признает. «Мы действительно хотим спасти популяции в природе».