Симбиоз

 

Далеко зашедший симбиоз (мутуализм) характеризуется тем, что взаимодействующие виды организмов практически не могут жить друг без друга.

Один из встречающихся в природе вариантов такого рода обоюдной зависимости опосредован пищевыми ресурсами. Он наиболее ярко проявляется среди копытных африканской саванны. Они образовали удивительно «сыгранную команду». Одни виды копытных африканской саванны питаются травой (как белый носорог и зебра), а другие – побегами и листьями кустов и деревьев (как черный носорог и жираф). Когда первые долго пасутся на одном и том же месте, они почти полностью выедают траву и вытаптывают дёрн – тогда на этом месте вырастают кустарники и деревья. Их находят копытные второй категории и со временем тоже выедают. Тогда здесь вновь вырастает трава, и возвращаются травоядные. И так далее… Такая постоянная циркуляция типов растительности и копытных возможна благодаря двум условиям:

1)      прямо противоположным пищевым предпочтениям участвующих животных (белому носорогу почти нечего делать в кустарнике, а черному – на траве);

2)      податливости среды обитания (если бы одни копытные не могли уничтожить траву, а другие – кустарник, то возобновление их излюбленного пищевого ресурса не требовало бы вмешательства другой стороны).

В нашей программе эти условия легко смоделировать следующим образом.

1)      Пускай для организмов одного поселения белый цвет поля будет назначен в качестве изобилия пищи, а для организмов другого поселения – в качестве пустыни. Соответственно, к черному цвету поля у них будет обратное отношение.

2)      Цвет поля не должен восстанавливаться сам собой после того, как его съели виртуальные организмы. Для этого в Панели управления для параметра «подрост» фиксируется нулевое значение.

 

Дано: На ровное серое поле в противоположные углы загружены два поселения черных организмов по 10000 особей. Те, которые поселены в левом нижнем углу «SW», воспринимают белый цвет как изобилие, а для тех, что поселены в правом верхнем углу «NE», это – цвет пустыни.

Задача: нужно понаблюдать за процессом, а когда наступит автоматическая пауза – на практике, путем активного вмешательства доказать, что за время эксперимента виртуальные организмы из поселений «SW» и «NE» вступили в симбиотические отношения наподобие копытных в саванне.

Дополнительное условие: допускаются любые активные вмешательства за исключением изменения параметра «подрост» – он должен оставаться на нуле!

 

ВАРИАНТ А (простой)

Запустите программу и загрузите в нее заготовку под названием симбиоз_без_мутаций.pxw.

Откроется четыре окна:

1)      серое поле;

2)      стартовое поселение «SW» в левом нижнем углу – раздельнополые организмы; белый цвет поля для них назначен изобилием пищи;

3)      стартовое поселение «NE» в правом верхнем углу – гермафродиты; белый цвет поля для них назначен пустыней;

4)      окно полового состава с обоими поселениями сразу; организмы «SW» представлены смесью желтых пикселов (условный цвет самцов) и лиловых (условный цвет самок), а организмы «NE» – голубыми (условный цвет гермафродитов).

После запуска эволюционного процесса будут наблюдаться следующие явления.

Цвет поля будет податливо меняться: где жили организмы «SW» – в сторону черного (для них это пустыня), а где жили организмы «NE» – в сторону белого (это пустыня для них).

По истечение 1000 виртуальных лет процесс автоматически остановится, и вы сможете придумывать разные способы практического доказательства симбиоза между поселениями «SW» и «NE». Если по случайному стечению обстоятельств до этого срока произошло вымирание одного поселения, а вслед за ним – и другого, то придется запустить эксперимент с начала.

 

ВАРИАНТ Б (сложный)

Имеется три отличия от Варианта А:

1)      организмы мутируютчастотой 0.001 %), в связи с чем вслед за выеданием цвета поля будет происходить приспособительное эволюционное изменение их собственной окраски;

2)      понижен порог конъюгации (15 цветовых единиц вместо 255), благодаря чему каждое поселение будет дивергировать на виды – разноцветные мутанты, принадлежащие к одному поселению, будут давать меньший приплод при скрещивании, чем близкие по цвету пары.

3)      оба поселения раздельнополы, при этом внутри поселения «SW» самки склонны к гибридизации (выбирают в мужья самцов, наименее похожих на них по цвету), а самки «NE», напротив, настроены против гибридизации (выбирают в мужья самцов, наиболее похожих на них по цвету).

Запустите программу и загрузите в нее заготовку под названием симбиоз_с_мутациями.pxw.

Откроются пять окон:

1)      серое поле;

2)      стартовое поселение «SW» в левом нижнем углу – белый цвет поля для них по-прежнему назначен изобилием пищи;

3)      стартовое поселение «NE» в правом верхнем углу – белый цвет поля для них по-прежнему назначен пустыней;

4)      окно происхождения видов для поселения «SW»;

5)      окно происхождения видов для поселения «NE».

Наблюдаемые после запуска процессы будут существенно многограннее, чем в Варианте А.

Самое главное отличие будет состоять в том, что кроме крупномасштабных волн циркуляции, то там, то здесь будет возникать мелкое чередование организмов из поселений «SW» и «NE» – буквально на уровне отдельных пикселов. На местах, где установилось такое мелкое чередование, цвет поля (то есть состояние среды обитания) будет стабилизироваться. Вообще, это мелкое чередование, являясь следствием приспособительной эволюции цвета тех и других организмов, оказывается несравненно устойчивее крупных волн циркуляции, хотя и не столь эффектно. Объяснение этому состоит в том, что при мелком чередовании организмы «SW» и «NE» вступают в более тесный симбиоз на уровне отдельных особей (как у цветкового растения и его насекомого-опылителя), тогда как крупные волны циркуляции отражают симбиоз на уровне «стад» (как у африканских копытных). Как только установится такое тесное взаимодействие, вероятность случайного вымирания поселений сводится к нулю (в отличие от Варианта А, где оно практически неизбежно). Поэтому данный эксперимент можно продолжать до бесконечности, получая совершенно неповторимые эволюционные процессы.

Однако, по истечение 1000 виртуальных лет процесс автоматически остановится, и нужно будет на деле показать, что симбиоз действительно образовался.

 

Несмотря на все перечисленные отличия, простейшее решение для Вариантов А и Б одинаково. Его идея состоит в том, что, если между поселениями «SW» и «NE» действительно возник глубокий симбиоз, то одно поселение без другого уже не может существовать. Таким образом, если вручную уничтожить одно поселение, то второе обязательно должно вымереть вслед за ним. Оно доест цвет поля до состояние пустыни, но никто уже не вернет его в кормовое состояние, а сам по себе цвет поля по условиям задачи не восстанавливается (параметр «подрост» оставляем на нуле).

Вы можете убедиться в этом сами, открыв во время автоматической паузы Панель управления и убив в Панели навигации любое из поселений, а потом вновь запустив процесс. Вы сможете наблюдать весьма эффектную, но недолгую вспышку численности оставленного поселения на освобожденном месте, а вскоре наступит его гибель – это и будет искомым доказательством симбиоза!

 

ВАРИАНТ Б МОЖНО СПАСТИ

Спрашивается: если убить одного симбионта, то можно ли спасти другого при том условии, что сдвигать с нуля параметр «подрост» по-прежнему запрещается?

Ответ: оказывается, можно! Спасение кроется в видообразовании.

Загрузите в программу ту же самую заготовку под названием симбиоз_с_мутациями.pxw.

Запустив эволюционный процесс, дождитесь опять, пока через 1000 виртуальных лет наступит автоматическая пауза, и тогда повторите те же самые действия, которые были нужны для доказательства того, что симбиоз действительно образовался, а именно:

После этого, как вы уже убедились, при запуске программы должно наступить всеобщее вымирание от голода. Но не торопитесь – не выходите из Панели управления, а сделайте для спасения оставшегося поселения следующее:

Запустите дальнейший эволюционный процесс, и вы убедитесь, что жизнь будет спасена.

Достаточно было создать нового симбионта взамен убитого!