Hur påverkas ett ekosystem av att en eller flera arter dör ut, eller att en ny art invaderar och stör det ekologiska systemet? För att kunna förutspå hur komplexa ekosystem reagerar på störningar är det viktigt att förstå hur arter påverkar varandra. Inom området teoretisk ekologi besvarar forskarna ekologiska frågeställningar med hjälp av matematiska modeller.
I en ny studie, som publiceras i tidskriften Ecology Letters, har forskarna fokuserat på marina ekosystem, så som korallrev, fjorder och det öppna havet. De marina systemen innehåller en mängd ekologiskt och ekonomiskt viktiga livsmiljöer. Samtidigt är de komplicerade att analysera vetenskapligt, eftersom så många olika arter lever där. Ett sätt att hantera komplexiteten är att beskriva systemet som en näringsväv, där noderna representerar de olika arterna och länkarna motsvarar interaktioner mellan dem. En interaktion kan exempelvis vara att den ena arten äter den andra (predation), att en insekt pollinerar vissa växter eller att en parasit angriper specifika värddjur.
– Forskning på ekologiska nätverk har fokuserat på hur de direkta interaktionerna, som predation, styrs av arters egenskaper, så som kroppsstorlek. I det här projektet har vi tagit den tanken ett steg länge och fokuserat på hur en arts ekologiska roll, det vill säga artens mönster av direkta och indirekta interaktioner, styrs av artens egenskaper, säger Anna Eklöf, universitetslektor vid Institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM), som har lett studien.
Det är dyrt, tidskrävande och svårt att mäta i naturen vem som äter vem och hur arter påverkas av vad andra äter. Därför är det en stor fördel om det går att ta en genväg och förutse artens roll i ett ekosystem utifrån kända egenskaper, utan att känna till alla dess interaktioner med andra arter.
– Bättre förutsägelser av arters ekologiska roller utifrån deras egenskaper kan också hjälpa oss att förutse arters roller när de introduceras, avsiktligt eller oavsiktligt, i nya livsmiljöer, säger Alyssa Cirtwill, postdoktor vid IFM och huvudförfattare av studien.
Forskarna började med att identifiera alla möjliga kombinationer som tre arter i en näringsväv kan interagera i. Dessa mönster kallas motifs, och används inom nätverksforskning inom många områden och kan spegla funktioner inom nätverket.
Forskarna definierade en arts ekologiska roll i ekosystemet som antalet gånger arten förekommer på olika platser i olika motifs. De använde data från sex komplexa marina näringsvävar, från tropikerna till polerna, och testade om det finns samband mellan arters ekologiska roller och några enkelt mätbara egenskaper. Det gjorde det, och forskarna fann att miljön där arten söker sin föda är särskilt viktig.
– Det känns intuitivt riktigt, eftersom en födointeraktion mellan två arter först och främst kräver att de möts i samma miljö. Men trots detta är denna förutsättning inte alltid inkluderad i de modeller man använder sig av när man vill förutspå interaktioner. Våra resultat visar hur viktigt det är att inkludera faktorer som påverkar i vilken miljö en art söker sin föda, säger Anna Eklöf.
Studien är gjord på marina ekosystem och mer forskning behövs för att utreda om arters roller i landbaserade livsmiljöer hänger ihop med egenskaper på liknande sätt.
– Metoderna som vi tagit fram är enkla att använda även i andra system och vi hoppas att den ska inspirera andra att studera andra ekosystem, säger Anna Eklöf.
Forskningen har gjorts med finansiellt stöd av Formas.
