Международная команда учёных, включающая исследователей из Индии и США, раскрыла механизм «парадокса планктона» — феномена, при котором водные экосистемы с ограниченными ресурсами могут поддерживать множество видов микроорганизмов. Это явление долгое время оставалось предметом научных дискуссий, но теперь получило новое объяснение благодаря проведённым исследованиям.
Исследователи стремились понять, как микробные сообщества с большим видовым разнообразием сохраняют устойчивость, несмотря на высокую конкуренцию за ресурсы. Для этого была разработана математическая модель, имитирующая развитие планктонных сообществ.
Модель основана на идее тесной взаимосвязи между видами через обмен веществ. Некоторые микроорганизмы непосредственно используют доступные ресурсы, а другие питаются продуктами их жизнедеятельности. Модель также учитывает возможность появления новых видов, которые могут занять свободные экологические ниши или быть более конкурентоспособными.
Учёные установили простые правила взаимодействия между виртуальными организмами и наблюдали за развитием сообщества. Результаты показали, что сообщество, напоминающее естественные экосистемы, обладает высоким видовым разнообразием и устойчивостью. С увеличением числа видов стабильность системы повышалась. Вначале происходили временные исчезновения отдельных видов, вытесняемых более приспособленными конкурентами, что приводило к изменениям в структуре сообщества. Однако со временем такие резкие изменения случались всё реже, и система достигала устойчивого состояния.
Исследователи пришли к выводу, что модель объясняет, почему два сообщества могут существенно различаться, несмотря на схожие условия. Ключевым фактором, влияющим на структуру и устойчивость сообщества, является порядок появления новых видов и их интеграция в экосистему.