复杂模型生态系统中自下而上与自上而下控制及信息传递

生态系统是相互作用物种群落生态与适应动力学涌现的特征。通过非生物环境的自然选择及群落内的协同适应，物种不断演化，从而形成我们视为生态系统的生态网络。这一还原论视角可与另一种观点对比：由于物种必须适应周边系统，系统本身对物种的演化路径施加选择压力。这种在生态系统发展与生长中自下而上与自上而下控制的相互作用已被长期讨论，但经验性生态系统数据稀缺且缺乏综合数学框架。我们提出了一种基于信息论量化自然选择与协同适应相对权重的方法，以评估生态系统中演化过程里自下而上与自上而下控制的相对作用，并分析了基于个体的随机复杂系统模型——进化生态学 Tangled Nature 模型中的信息传递。我们表明，随着协同适应的推进，生态群落从以自下而上控制为主的早期演替系统演化为受更强自上而下控制的晚期演替系统。对选择具有高影响的物种通常也更为丰富。因此我们的发现意味着，生态群落由自下而上与自上而下控制的对话所塑造，且系统选择与整体性作用随生态系统发育程度提高而愈发显著。