Abstrakt:

Parasiter är allestädes närvarande och spelar olika ekologiska roller, varav en påverkar strukturen och dynamiken i näringsnäten. Men vår förståelse för hur parasiter utövar sitt inflytande är fortfarande begränsad. I den här studien använder vi ett nätverksbaserat tillvägagångssätt för att heltäckande reda ut parasiters roll i att forma komplexiteten hos näringsnät. Med hjälp av en omfattande datauppsättning som omfattar 120 näringsvävar över olika ekosystem, konstruerar vi tvådelade nätverk som inkluderar både värd-parasit och trofisk interaktioner. Våra resultat visar att närvaron av parasiter avsevärt ökar webbkomplexiteten, särskilt när det gäller nätverksanslutning, trofiska nivåer och specialisering. Vi identifierar flera specifika mekanismer genom vilka parasiter driver webbens komplexitet, inklusive att ändra värdens kost och beteende, direkt konsumera topprovdjur och inducera trofiska kaskader. Dessutom finner vi att effekterna av parasiter på webbens komplexitet varierar mellan ekosystemen, med de starkaste effekterna observerade i marina näringsnät. Vår studie belyser parasiters centrala roll när det gäller att forma den invecklade arkitekturen hos näringsnäten och lägger till en ny dimension till vår förståelse av ekologiska samhällen.

Introduktion:

Matnät, invecklade nätverk av sammankopplade trofiska interaktioner, spelar en avgörande roll för att upprätthålla ekosystems funktion och stabilitet. Strukturen och dynamiken i dessa nätverk påverkar flödet av energi och näringsämnen, liksom arternas samexistens och uthållighet. Parasiter, organismer som är beroende av andra organismer för att överleva och fortplanta sig, finns överallt i naturen och kan ha en mängd olika effekter på näringsnäten, från att förändra värdbeteendet till att direkt konsumera andra organismer. Trots deras förekomst och potentiella inverkan är parasiters roll i att forma komplexa näringsväv fortfarande dåligt förstådd.

Metoder:

För att heltäckande undersöka parasiters inverkan på webbens komplexitet, sammanställde vi en unik datauppsättning av 120 näringsvävar från olika ekosystem, inklusive terrestra, sötvatten och marina miljöer. Dessa näringsvävar inkluderade både trofiska interaktioner mellan värdar och parasiter och interaktioner mellan värd och parasit. Vi konstruerade tvådelade nätverk som representerade länkarna mellan värdar och parasiter och länkarna mellan värdar och bytesarter. Nätverksanalyser genomfördes sedan för att kvantifiera olika mått på webbkomplexitet, inklusive anslutning (täthet av länkar), trofiska nivåer och specialisering (nischöverlappning mellan arter).

Resultat:

Våra analyser avslöjade att närvaron av parasiter avsevärt ökade komplexiteten hos näringsvävarna i alla studerade ekosystem. Den mest uttalade effekten observerades i termer av nätverksanslutning, med parasitiska näringsvävar som uppvisade högre värden än icke-parasitiska näringsvävar. Parasiter ökade också antalet trofiska nivåer och graden av specialisering bland värdarter. Dessa effekter var mest uppenbara i marina näringsnät, vilket tyder på att parasiter spelar en särskilt viktig roll för att strukturera komplexa marina samhällen.

Mekanismer:

Ytterligare undersökningar av de underliggande mekanismerna avslöjade flera viktiga sätt på vilka parasiter driver webbens komplexitet. En mekanism är genom att ändra värdens kost och beteende. Till exempel kan parasiter inducera förändringar i värdens utfodringspreferenser, vilket leder till inkludering av nya bytesarter och ökad allätare. Detta kan resultera i expansion och diversifiering av trofiska anslutningar, vilket ökar webbkomplexiteten. En annan mekanism involverar parasiter som direkt konsumerar topprovdjur, minskar deras överflöd och slappnar av deras kontroll över lägre trofiska nivåer. Detta kan leda till trofiska kaskader, där frisättningen av bytesarter tillåter deras populationer att öka och diversifiera, vilket bidrar till näringsvävens övergripande komplexitet.

Diskussion:

Vår studie ger övertygande bevis för att parasiter spelar en avgörande roll för att forma strukturen och komplexiteten hos näringsnäten. Genom att använda ett nätverksbaserat tillvägagångssätt och analysera en omfattande datauppsättning kunde vi belysa de mekanismer som ligger till grund för parasiters inflytande på näringsvävens komplexitet. Våra resultat utökar vår förståelse av parasiters ekologiska roller och betonar vikten av att överväga deras närvaro och effekter när vi studerar näringsvävens dynamik och ekosystems funktion. Framtida forskning bör fokusera på att undersöka den tidsmässiga dynamiken hos interaktioner mellan parasit och värd och deras kaskadeffekter på näringsnäten, såväl som implikationerna av parasitinducerad webbkomplexitet för ekosystemstabilitet och motståndskraft.