Zvětšit obrázek

Profesor Andrea Rinaldo: „S využitím pouhých několika parametrů je to opravdu příklad velmi jednoduchého modelu.“

Mezinárodní tým, ve kterém byli zapojeni vědci z École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Princeton University a University of Maryland, publikoval v květnovém vydání časopisu Nature článek, který naznačuje možnou změnu dosavadního pohledu na biodiverzitu vodních ekosystémů a odhaluje nové způsoby, jak předpovídat možné vlivy klimatických změn nebo lidské činnosti na biologickou pestrost. Vědci ukázali, že rozšíření rybích druhů v říčním systému může být relativně přesně předpovězeno s použitím poměrně jednoduché metody, která využívá pouze geomorfologie říční sítě a měření vodních srážek v daném povodí.

Povodí řek Mississippi-Missouri, svou rozlohou 3 225 000 km2, pokrývá nebo částečně zasahuje do území 31 států USA, nachází se v něm různorodé typy stanovišť a zahrnuje velmi rozmanité přírodní podmínky. Jedna věc spojuje všechna tato přírodní stanoviště, a tou je řeka. Výzkumníci – hydrologové z Princeton University a EPFL ve švýcarském Lausanne a biologové z University of Maryland – s použitím geomorfologických dat od US Geological Survey určili 824 povodí přítoků v systému řek Mississippi-Missouri. Zde byla, na základě databáze sladkovodních ryb vyskytujících se v USA, stanovena buď přítomnost, nebo nepřítomnost celkem 433 druhů ryb, které se v rámci celého povodí běžně vyskytují. Data o průměrném odtoku – tj. množství vodních srážek, které skončí v říčním systému a nevsáknou se do země. Výzkumníci zkombinovali všechna tato data a vytvořili počítačový model, který přesně předpověděl, kolik různých druhů ryb bude obývat daný sektor povodí. Jejich výzkum ukázal, že druhově nejbohatší stanoviště jsou oblasti, kde jsou mnohačetné přítoky blízko u sebe.

Zvětšit obrázek

Horní schéma představuje průměrný odtok (množství vodních srážek, které skončí v řekách a potocích), kde nejsušší oblasti jsou zobrazeny červeně a nejmokřejší modře. Prostřední schéma znázorňuje říční systém Mississippi-Missouri. A schéma zcela v popředí znázorňuje, kolik různých druhů obývá oblasti říčního systému, ukazuje těsnou korelaci mezi průměrným odtokem a počtem druhů. Oblasti s nejméně druhy jsou znázorněny červeně a ty „nejbohatší“ jsou modré. (Image: Enrico Bertuzzo, École Polytechnique Fédérale de Lausanne)

Výsledky získané s použitím tohoto jednoduchého modelu byly porovnány s rozsáhlými daty o skutečné distribuci rybích druhů. Různá měření biodiverzity byla analyzována a výzkumníci byli překvapeni, když zjistili, že použitý velmi jednoduchý model zachytil tento složitý systém docela přesně. Získaný výsledek je ještě pozoruhodnější, když uvážíme, že model neobsahuje žádný odkaz na jakékoli biologické vlastnosti jednotlivých rybích druhů. Protože se jedná o takzvaný „neutrální“ model, který bere všechny ryby jako rovnocenné, tak samozřejmě nelze získat informace o tom, které druhy ryb na daném území budou žít, ale pouze o tom, jaký počet rybích druhů zde bude žít.

Zvětšit obrázek

„Tyto výsledky jsou silnou připomínkou důležitosti vody a vodou charakterizované krajiny při determinaci ekosystémů,“ poznamenává profesor Ignacio Rodriguez-Iturbe z Princetonu.

„Toto by mohlo pomoci určit „ohrožené oblasti“ povodí, kterým by měla být věnována speciální pozornost,“ řekl Rodríguez-Iturbe.

„Tento model by mohl být aplikován na jakýkoliv říční systém,“ dodává profesor Rodriguez-Iturbe. „Říční síť má „univerzální strukturu“, díky které nezáleží na její velikosti, tvaru nebo místě, kde se nachází.“
Tento model je natolik obecný, že by kromě biodiverzity ryb mohl být použitelný třeba i k pochopení rozšiřování semen rostlin nebo původců některých nemocí. Profesor Rodriguez-Iturbe k tomu dodává: „Semena a bakterie se sice od ryb odlišují – zejména tím, že nemohou plavat proti proudu. Ale stejně jako u ryb je jejich distribuce a dramaticky ovlivněna a regulována říčním systémem.“
Výzkumníci plánují rozšířit svou práci o průzkum toho, do jaké míry samotná hydrologie může působit jako hlavní činitel v široké oblasti zákonitostí biologické různorodosti ekosystému.

Změny v četnosti a vydatnosti dešťových srážek by se mohly odrazit ve změnách kapacity jednotlivých součástí modelu, v konečném důsledku dávající možnost odhadnout, jak mnoho by změna klimatu ovlivnila vodní ekosystém. Model by se dal použít i k odhadu vlivu specifických místních činností, které mají za výsledek narušení spojitosti říčního systému, jakými je třeba přesměrování toku nebo stavba přehrady, na změny počtu rybích druhů a jejich rozšíření v celé říční síti.

Video:   Model biodiverzity podle  Ignacio Rodriguez-Iturbe

Zdroj: Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Princeton University