人口统计噪声可促进生态系统中的突变
种群与进化
2021-06-22 v1
摘要
强正反馈被认为是观测生态系统突变的必要条件。少数先前的研究表明，人口统计噪声——源于有限系统中出生与死亡过程的概率性与离散性——使转变变得渐进或连续。在本文中，我们表明人口统计噪声实际上可能促进在原本会呈现连续转变的系统中发生突变。我们以教程式的格式呈现我们的方法与结果。我们从一个简单的空间显式个体基模型开始，其局部出生与死亡受正反馈过程影响。然后我们推导出一个随机微分方程，描述局部概率规则如何尺度化为随机种群动态。该 SDE 在我们模型中的无限规模充分混合极限与突变 regime-shift 的平均场模型一致。最后，我们分析地表明，作为人口统计噪声的结果，有限规模系统即使具有弱正相互作用也能经历突变。我们空间显式模型的数值模拟证实了这一预测。因此，我们预测小种群和生态系统可能经历突变性崩溃，即使更大的系统——具有相同的微观相互作用——对环境压力表现出平滑响应。
引用
@article{arxiv.2103.15518,
title = {Demographic noise can promote abrupt transitions in ecological systems},
author = {Sabiha Majumder and Ayan Das and Appilineni Kushal and Sumithra Sankaran and Vishwesha Guttal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.15518},
year = {2021}
}