Исследователи Токийского столичного университета создали математическую модель, которая показывает, как окружающая среда влияет на эволюционные стратегии организмов. Ученые исследовали лососевых рыб, которые в зависимости от своих индивидуальных особенностей выбирают, мигрировать ли им в море, а затем вернуться, чтобы отложить икру, или остаться в реке. Математическая модель может предсказать, как доля мигрирующих особей поменяется в зависимости от условий окружающей среды.
Известно, что лососевые (или лососеподобные) рыбы в начале своей жизни стоят перед сложным выбором. Они могут либо оставаться там, где живут всю жизнь, либо мигрировать в море, где они адаптируются к морской воде. Те, кто мигрирует, затем возвращаются в реку, чтобы отложить икру. Такое сосуществование резко различающихся стратегий выживания этих рыб может оказать сложное влияние на эволюцию их популяций, особенно учитывая их взаимодействие с окружающей средой. Также это может повлиять на особенности отдельных особей и привести к изменению их численности. Хотя такие расхождения не являются редкостью в животном мире, то, как это может повлиять на эволюцию популяции, до конца не изучено.
Чтобы лучше разобраться в этой проблеме, группа ученых построила математическую модель, которая учитывает известные признаки конкретной лососевой рыбы (самки лосося масу) и рассматривает, как популяции меняются со временем при наличии альтернативных тактик. У самок лосося масу есть три доступные тактики. Они могут оставаться в реке, где родились, всю свою жизнь (резиденты), мигрировать в море через год (ранние мигранты) или переместиться на более позднем этапе жизни (поздние мигранты). Для простоты моделирования лосось был либо резидентом, либо ранним мигрантом и включал в себя известные особенности демографии лосося, такие как количество икринок, приходящихся на одну особь, и их выживаемость. Ключевой особенностью было включение распределений по размерам, поскольку особи меньшего размера на ранних этапах жизни с большей вероятностью выберут миграционный путь.
Используя свою модель, команда смогла показать, что существует широкий диапазон параметров, при которых сохраняется стабильная популяция. Важно, что был выявлен набор условий, при которых начинают действовать альтернативные стратегии. Было обнаружено, что речная среда, неблагоприятная для выживания, в сочетании с плодородной морской средой приводила к большей вероятности дивергентных миграционных тактик. Важно отметить, что именно это наблюдается в природе. Кроме того, были изучены экстремальные случаи, например, когда выживаемость в процессе суровой миграции опускается ниже определенной отметки, происходит резкое переключение, в результате которого целые популяции становятся резидентами.
Возможность предсказать, как популяции выбирают различные миграционные стратегии, важна для понимания экоэволюции и, наоборот, того, как изменение окружающей среды может повлиять на выживание организмов. Команда надеется, что их работа, опубликованная в научном издании Population Ecology, может быть использована для оценки и прогнозирования того, как антропогенные изменения могут повлиять на популяции животных.
