Environmental biology, ecotoxicology (Council of Complex Environmental Sciences)
20 %
Ortelius classification: Ecology
Panel
Genetics, Genomics, Bioinformatics and Systems Biology
Department or equivalent
Department of Biological Physics (Eötvös Loránd University)
Participants
Pásztor, Erzsébet
Starting date
2010-02-01
Closing date
2015-07-31
Funding (in million HUF)
12.000
FTE (full time equivalent)
4.20
state
closed project
Summary in Hungarian
A pályázat egy korábbi kutatási projekt folytatásaként, a biológiai diverzitást létrehozó és fenntartó mechanizmusok matematikai elméletével foglalkozik. Alapja az a Darwintól eredő gondolat, hogy hasonló variánsok között erős versengés, az evolúciót hajtó természetes szelekció tapasztalható, míg elegendően különbözőek között a versengés lecsökkenhet annyira, hogy együttélésük lehetővé váljék. A fajkeletkezés darwini elképzelése szerint az elágazó evolúciót a versengést csökkenteni igyekvő szelekciós nyomás hajtja.
Az ökológia és az evolúció tudományának különválása nyomán ez az egyszerű kép feldarabolódott, különböző elemei részleteiben kidolgozva egymással összhangban nem lévő matematikai leírások részévé váltak. Így az eredeti gondolat ereje elveszett. Korábbi eredményeink alapján azt gondoljuk, hogy a kidolgozható egy egységes matematikai keretelmélet, amely a különbözővé válással lecsökkenő versengés gondolatát általános szinten és konzisztensen tartalmazza úgy ökológiai, mint evolúciós szempontból. Az elmélet a darwini fajképződési mechanizmus érvényességét sugallja és összhangban van a rohamosan gyarapodó empirikus ismeretanyaggal.
A pályázat keretében ezen elméleti keret részelemein dolgozunk, amelyeket rangos nemzetközi folyóiratokban tervezünk publikálni. A témavezető megírni tervez egy könyvet is, amely összefoglalja a kialakuló matematikai elméletet.
Summary
The proposed research is a continuation of a previous project. It is concerned about mechanisms behind emergence and maintenance of biological diversity. Its basis is a Darwinian idea: strong competition between similar forms (driving evolution via natural selection); reduced competition between dissimilar forms, allowing them to coexist. According to Darwin, speciation is driven by the selection pressure to avoid competition.
This simple picture has become shattered by separation of ecology from evolutionary theory. The original idea lost his strength when its different elements were worked out in details separately and became parts of incompatible mathematical theories. Based on our previous results, we propose that it is possible to develop a comprehensive mathematical theory to describe decreasing competition with increasing differentiation from both ecological and evolutionary point of view. This theory points to the validity of the Darwinian mechanism for speciation – in line with empirical knowledge, accumulating fast.
In this project we develop several details of this theoretical framework. The results are expected to be published in leading international journals. The principal investigator also plans to write a book about the emerging mathematical theory.
Final report
Results in Hungarian
A pályázat keretében a biológiai adaptáció és a diverzitás alapviszonyának elméleti vizsgálatát ígértük, annak a személetes, de vitatott gondolatnak a formalizálását, hogy a fajok diverzitása mögött az adaptációs lehetőségek diverzitása áll. Munkánk során nyolc folyóiratcikket publikáltunk vezető nemzetközi folyóiratokban, és két további van előkészületben. Ezekben korábban publikált eredményeinket kiterjesztve foglalkoztunk a populációk strukturáltságának, illetve a környezet tér-időbeli heterogenitásának hatásával. Foglalkoztunk továbbá az ökológiai irodalomban folyó, témánkat érintő elvi vitákkal és a fajszétválás, tehát a diverzitás létrejöttének folyamatával. Legnagyobb vállalkozásunkként – egy öttagú szerzői kollektívában Pásztor Erzsébet vezető szerzőségével – megírtuk a „Theory Based Ecology” című könyvet, amely várhatóan 2016 áprilisában jelenik meg az Oxford University Press kiadásában. Könyvünk újszerűségét az adja, hogy először tárgyaljuk az ökológia egészét egységesen felépített matematikai elmélet alapján.
Results in English
In the grant proposal we offered theoretical study of the basic connection between biological adaptation and diversity, i.e. mathematical formalization of the intuitive, but highly controversial, idea, that species diversity is based on the diversity of ways of adaptation. During the work we published eight papers in leading international journals; two other papers are in preparation. We extended our former analysis for inhomogeneous populations, as well as for environments with space-time heterogeneity. Moreover we discussed basic issues of ecology, which are highly controversial in the literature and worked on modelling speciation, i.e. the process of emergence of biological diversity. Our most significant endeavour was to write a book “Theory Based Ecology” with lead authorship of Liz Pásztor. It is projected to appear in April, 2016 at Oxford University Press. This is the first book, which discusses ecology, as a whole, on the basis of a coherently presented mathematical theory.
Meszéna G; Szilágyi A; Pásztor L: Darwinian speciation on a regulated landscape, 8th European Conference for Mathematical and Theoretical Biology, Krakow, June 28 - July 2, 2011, 2011
Meszéna G; Szilágyi A; Pásztor L: Darwinian speciation on a regulated landscape, poszter, Evolution of divergence and speciation models of specific systems. Hólar, Iceland, 3-6 August, 2010
Meszéna G: Is there shuch thing, as niche theory? If so, does it have an implication for speciation?, Niche theory and speciation, 2011
Barabás Gy; D’Andrea R, Meszéna G & Ostling A: Emergent neutrality or hidden niches?, Oikos, in press, 2013
Pásztor L: Population regulation, Gausean niches and adaptive diversification, meghívott előadás, Frospects NICHE THEORY AND SPECIATION WORKSHOP, Hotel Helikon, Keszthely, Augusztus 29-31,, 2011
Pásztor L, Botta-Dukát Z., Czárán T, Magyar G, Meszéna G, Mallet J: The reconstruction of the Darwinian paradigm., BioSystematics Berlin 2011. február 21-27., 2011
Pásztor L: Dinamikus niche elmélet és fajkeletkezés, plenáris előadás, 2012. szeptember 5-7. 9. Magyar Ökológus Kongresszus, Hotel Helikon, Keszthely, 2012
