Populationer av hotade arter når en kritisk punkt i deras liv där de antingen överlever eller utvecklas mot utrotning. Därför, ansträngningar att förutsäga och till och med förhindra utrotning av biologiska arter kräver en grundlig förståelse av de bakomliggande mekanismerna. I en ny studie publicerad i European Physical Journal B , Hatem Barghathi och kollegor från Missouri University of Science and Technology, har undersökt hur miljöstörningar vid slumpmässiga tillfällen kan orsaka kraftiga fluktuationer i antalet individer i biologiska populationer. Detta, i tur och ordning, gör utrotning lättare, även för stora befolkningar. De fann att miljöstörningar kan leda till en period av långsam befolkningsökning avbruten av plötsliga befolkningskollaps. Dessa fynd har också konsekvenser för att lösa det motsatta problemet när man försöker förutsäga, kontrollera och utrota populationen av virus i epidemier.

För att modellera biologiska populationer, de utförde simuleringar med hjälp av en agentbaserad modell. Beteenden hos befolkningar som utrotas kan analyseras med hjälp av tekniker från statistisk fysik. Dessa hjälper oss att studera övergångar mellan ett tillstånd där befolkningen är aktiv och fluktuerar i antal, och ett inaktivt tillstånd där befolkningen går ut.

Författarna finner att i närvaro av tidsberoende miljöstörningar, den genomsnittliga tiden för en biologisk befolkning att dö ut växer bara långsamt med befolkningsstorleken. Detta gör att även stora befolkningar snabbt kan dö ut. I kontrast, vid tidsoberoende miljöstörningar, stora befolkningar har en mycket lång livstid.

Barghathi och kollegor fann också att när en biologisk befolkning är nära övergången till utrotning, befolkningen genomgår perioder med långsam ökning alternerande med fluktuationer som leder till en kraftig minskning av antalet individer.