模型生态群落中的灾难性体制转变是真正的相变

生态系统经常因外部环境的逐渐变化而发生突然的体制转变。这些转变在理论上被理解为生态系统对外部条件平滑变化的动力学响应中，在替代稳定状态之间的体制切换。通常的模型在生态系统的宏观动力学中引入非线性，导致存在不同的稳定吸引子，转变就在这些吸引子之间发生。在此，我们基于一个最近的模型提出了灾难性体制转变的另一种解释，该模型将生态群落描绘为根据某些转移概率，在可行群落的相空间中的不同微观状态之间持续波动的系统。我们引入了一个自发灭绝率来解释外部条件的逐渐变化，并且在该控制参数变化时，系统会发生具有与先前报道相似特征的体制转变。在我们的微观视角下，我们恢复了先前理论和实证工作中获得的主要结果（异常方差、滞后循环、营养级联）。该模型预测了在转变附近，营养级从底部到顶部的物种逐渐丧失。但更重要的是，对转移概率矩阵的谱分析使我们能够严格地确定，我们正在一个有限尺寸系统中观察到由背景灭绝驱动的真正相变的指纹。