Na portorické kávové farmě odkryli vědci překvapivou síť chaosu mezi mravenci a létající predátora.
Tři mravenec druh Soutěžíte v měnících se cyklech dominance, ale když se muška zaměřuje na nejsilnější druh, rovnováha nepředvídatelně převrátí. Tyto houpačky vytvářejí divoké oscilace, kde se jakýkoli druh může zvýšit na vrchol.
Pochopení ekologie pro zemědělství bez pesticidů
Pro snížení nebo dokonce eliminovat používání pesticidů, vědci z University of Michigan zdůrazňují důležitost pochopení toho, jak ekologické systémy fungují uvnitř zemědělské půdy.
John Vandermeer a Ivette Perfecto z UM použili dvě ekologické teorie, aby vysvětlili složité vztahy mezi třemi druhy mravenců a nově představenou mouchou, která na jednom z nich kořisti. Na kávové farmě v Portoriku zjistili, že mravenci a létají predátor vytvářejí to, co vědci nazývají chaotické vzory – chaos v klasickém smyslu, kde přirozené populace rostou a padají na základě měnících se interakcí různých organismů v systému.
Tato nestabilita znamená, že kterýkoli ze čtyř zúčastněných druhů hmyzu by se mohl v různých dobách dominantní. Pokud zemědělci mohou předvídat, kteří mravenci se ujmou vedení, mohou je použít jako přirozené manažery škůdců. Studie, podporovaná National Science Foundation, se objevuje v Sborník Národní akademie věd.
Předpovídání dominance ANT je složité
„Dva ze tří druhů ANT, které jsme studovali, jsou opravdu důležitými agenty biologické kontroly dvou důležitých škůdců v kávě,“ řekl Vandermeer, profesor ekologie a evoluční biologie. „Chtěli bychom, nebo farmář by chtěli, abychom byli schopni předvídat, kdy tam budou mravenci, a když tam nebudou. A ukázalo se, že tento druh předpovědi bude docela obtížný.“
Vandermeer a Perfecto, profesor školy pro životní prostředí a udržitelnost, již více než třicet let, vyšetřují, jak mravenci interagují v ekosystému farmy. Jejich dlouhodobým cílem je přetvořit zemědělské praktiky, ale tvrdí, že je to možné pouze poté, co jsou ekologická pravidla upravující tyto systémy pochopeny.
„Věříme, že současný mezinárodní zemědělský systém s používáním pesticidů a chemikálií nepřispívá k blahu nikoho, zejména zemědělců, a ve skutečnosti docela přispívá k globální změně klimatu,“ řekl Vandermeer. „Zastáváme pozici, která za účelem začlenění ekologických pravidel do rozvoje nových forem zemědělství musíme pochopit, jaká jsou tato pravidla a jak tato pravidla fungují.“
Mravenci jako klíčové škůdci v tropech
V tropech jsou mravenci dominantní, říká Vandermeer a často se účastní zemědělství jako agenti kontroly škůdců. Použití druhu ANT k kontrole škůdců však může být komplikované: dominance mravence používaného jako biologická kontrola závisí na tom, jaké další druhy mravenců – stejně jako jiné typy hmyzu – v systému.
V tomto systému Vandermeer a Perfecto zkoumali dva typy ekologického chování: intranzitivní smyčkové cyklické chování a koexistence zprostředkované predátorem. Intransitivní cyklické chování znamená, že pokud existuje skupina tří druhů mravenců, může být mravenec dominantní nad mravencem, Ant B může dominovat Ant C, ale Ant C by mohl dominovat A. A.
Predator Fly otřese systém
Když je predátor hoden do mixu, tato dynamika se ještě komplikuje. Mezi tři druhy mravenců, které studie Vandermeer a Perfecto studují, je dominantní jeden druh. Nedávno však představila létající kořisti na dominantním mravenci. Tento vztah predátor-kořist ovlivňuje nejen dominantního mravence, ale má také downstream účinky na další dva druhy ANT, což umožňuje kterémukoli ze čtyř druhů stát se dominantním druhem v různých časových bodech. Toto je příklad koexistence zprostředkované predátory.
Voskování a ubývání létajícího predátora a jejího mraveného cíle, jakož i změna dominance u druhů ANT, se nazývají oscilace. Překrývající se a modelování těchto dvou oscilačních ekologických principů mohli vědci prozkoumat, jak zásady zavádějí chaos do systému.
Mapování chaosu
Výsledky jsou… chaotické. Ale tím, že vědci vykreslili obou těchto oscilačních chování, mohli vědci vidět, že v určitých časech celý systém vypadal jako cyklus predátorů a jindy vypadal jako intranzitivní oscilaci smyčky.
To by mohlo znamenat – v teorii – vědci by mohli získat okno, když každý druh hmyzu bude dominantním druhem.
Komplikace při uplatňování ekologie na zemědělství
„Dobrou zprávou je, že chaotické vzorce hmyzu jsou opravdu velmi zajímavé z inherentního intelektuálního smyslu. Špatnou zprávou je, že to není opravdu tak jednoduché, jak by se mohlo zdát, že zakládají zemědělské praktiky na ekologické principy, protože samotné ekologické principy jsou mnohem složitější než jednoduše nalezení jedu, který zabíjí škůdci,“ řekl Vandermemer.
„To, co odhalujeme, si myslíme, že za posledních 30 let jsou některé z těch komplikací, které vycházejí, pokud to vážně uvádí ekologii do základních operací zemědělského systému.“
Reference: „Keystone Predator and Keystone intranzitivita a záchrana konkurenčního subdominantního druhu“ od Johna Vandermeera a Ivette Perfecto, 11. srpna 2025, Sborník Národní akademie věd.
Doi: 10.1073/pnas.2421005122
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
