相互作用平衡决定多物种群落的最优生存

我们考虑一个多物种群落，建模为种群的复杂网络，其中连接由随机非对称矩阵J给出，零项比例为1-C，C反映系统的总体连通性。J的非零元素从均值 mu 和标准差 . 的高斯分布中抽取。J元素的符号反映密度依赖相互作用的性质，如捕食-猎物、互利共生或竞争，其大小反映相互作用强度。本研究试图揭示决定该网络全局鲁棒性的种间相互作用广泛特征，其由网络中活跃节点(即未灭绝物种)的平均数量和反映生物量产量的总人口指示。我们发现随着平均相互作用强度从负到正，网络从完全灭绝系统转变为所有节点活跃的系统。我们还发现总人口相对于乘积 mu C 表现出明显的非单调标度行为，意味着生存不仅取决于连接数，而是取决于连通性矩阵的稀疏性与净相互作用强度的组合。此外，当网络具有中等净正连接强度时，总人口水平最优。在局部层面，随着相互作用强度均值 mu 的变化，我们观察到动态模式显著的定性变化，从周期2循环的反相同步簇和混沌带，到不动点。最后，我们提出一个有效的低维映射来捕捉整个网络的行为，这提供了对网络局部动态模式与全局鲁棒性趋势相互作用的广泛理解。