Hur upprätthålls populationer av levande organismer i föränderliga miljöer? Denna ekologiska fråga är ännu mer tvingande eftersom många arter alltmer hotas av klimatförändringar och mänsklig påverkan. En ny studie från University of Minnesota, publicerad i Förfaranden från National Academy of Sciences , hjälper till att svara på denna fråga för flodorganismer.

Livet i bäckar och floder påverkas starkt av nedströms vattenflöde genom nätverk av anslutna kanaler, med små bäckar som går samman för att bilda större bäckar och floder. Forskare från University of Minnesota och Hokkaido, Japan, ledd av Akira Terui, Ph.D., undersökte hur komplexa flodsystem underbygger vattendelars befolkningar med hjälp av matematiska modeller och analyser av 18 års värde av fiskbeståndsdata i Japan. De fann att mer komplexa flodnät, med större förgreningsnivåer, stabilisera vattendelars befolkningar genom att tillhandahålla en fysisk mall som stöder olika livsmiljöer och buffrar effekterna av storskaliga miljöfluktuationer.

"Vi upptäckte vattendelars befolkningar var mer stabila när de låg i mer komplexa flodnät, "sa Terui." Nätverkets komplexitet i floder kan fungera som ett naturligt försvarssystem mot miljöosäkerhet. "

Bland studiens nyckelfynd:

• matematiska modeller förutspår ökad förgrening stabiliserar befolkningsdynamiken i vattendelar när enskilda strömmar (dvs. "grenar") i ett nätverk ger unika miljöförhållanden;
• till stöd för modellprognosen, förgreningskomplexitet ger stabiliserande effekter över populationer av fyra ekologiskt distinkta fiskarter, som inkluderar ekonomiskt värdefulla arter som masu lax;
• förlust av nätverkskomplexitet på grund av mänsklig verksamhet kan undergräva motståndskraften hos vattendelars befolkningar.

"Mänsklig verksamhet minskar ofta komplexiteten i strömnätverk, "sa Jacques Finlay, Ph.D., professor vid College of Biological Sciences och medförfattare till studien. "Detta arbete visar den kritiska vikten av att upprätthålla olika miljöförhållanden i hela vattendelarna för populationer av flodorganismer."

Enligt Terui, att införliva nätverkets komplexitetsperspektiv i bevarandebeslut kommer att bidra till att uppnå större framgång för miljöåterställnings- och bevarandeåtgärder i flodsystem.

"Resultaten av studien bör vara allmänt tillämpliga på populationer av många flodorganismer, "Terui sa." Att erkänna och hantera komplexiteten i flodnät ​​är ett lovande verktyg för att bevara flodens biologiska mångfald och naturresurser under globala förändringar i klimat och markanvändning. "