混乱是生物多样性的重要因素

科隆大学和奥斯纳布吕克大学的科学家们首次证明，在具有单一物种的生物系统中，在完全恒定的外部条件下会出现类似混沌的不可预测的动态。即使没有与环境或其他物种的相互作用，这种动态，例如人口密度的波动也会发生。

这可以解释为什么我们的星球上进化出了如此巨大的物种多样性。如果与早先的假设相反，不同的物种和进化谱系本身会受到不规则的混沌动态的影响，那么它们永远不会同时遇到相同数量的个体。由于物种之间的直接竞争因此变得罕见，它们可以共存和进化更长的时间。目前的研究已发表在美国国家科学院院刊(PNAS)上。

生物多样性是指从基因到整个生态系统的各个层面的生命多样性。它包括进化、生态和文化过程。这不仅涉及我们认为稀有、受威胁或濒临灭绝的物种，还涉及所有生物——从人类到我们知之甚少的有机体，例如微生物、真菌和小型无脊椎动物。

生物多样性是我们生活的重要组成部分。除了维持我们自己栖息地的稳定性外，它还有助于满足人类的许多基本需求，包括作为食物，并作为能源供应商或作为药物的基础。此外，生物多样性对于授粉和种子传播以及控制农业害虫也很重要。

高生物多样性是气候调节的先决条件。营养循环以及饮用水和废水的净化也需要高度多样化的生物。人类目前正以惊人的速度破坏生物多样性。四分之一的物种被认为受到威胁。

这项研究由科隆大学动物研究所的HartmutArndt教授的研究小组参与，调查了导致地球物种多样性的机制，以及我们需要考虑哪些因素以确保这些机制继续有效.多年来，Arndt和他的团队一直在研究物种共存的动态过程，作为模式生物进化过程的基础。

利用实验室实验和模型数据，科学家们首次证明，即使在没有外部驱动的单细胞类型水平上，种群中个体数量的不均匀动态也会显着影响物种的共存。几十年来，作为自然生物系统中物种多样性的一个重要因素，人口密度波动和确定性混沌的重要性——尽管潜在条件似乎是可预测的，但看似混乱的行为已经被讨论了。

Arndt团队中的两位博士研究人员JohannesWerner和TobiasPietsch现在表明，与预期相反，在营养培养基的连续流动中只有单一物种的系统演化表现出不直接的动力学，甚至显示出确定性混沌的特征.

也就是说，即使在相当恒定的条件下并且没有不同物种之间的相互作用或波动的环境条件，个体数量也会发生不可预测的波动。这些数据得到了奥斯纳布吕克大学理论家弗兰克希尔克的建模研究的补充。“我们为分析细胞分裂周期开发的相当简单和通用的模型表现出显着的动态行为范围，”该研究的第一作者JohannesWerner说。

观察到的现象对于理解进化过程具有根本性的影响，因为竞争物种或细胞谱系在不断变化的丰度中的潜在共存是地球上高度生物多样性的重要基础。

“允许这些波动对于保护生物多样性及其功能至关重要。例如，自然保护区应该足够大，以便一个物种个体数量的自然起伏不会导致完全灭绝。个体应该始终保持确保物种的生存，即使在极端天气条件下，”HartmutArndt解释说。