非局域放牧对旱地植被动态的影响

由于土地退化与生物生产力损失的威胁日益加剧，旱地生态系统已成为严重关切的问题。自组织植被斑图是这些生态系统的显著特征；除了视觉上引人注目外，斑图还调节系统对日益增长的环境胁迫的响应。实证研究表明，草食作用是其背后斑图形成与整体生态系统功能的关键调控机制之一。然而，大多数数学模型对放牧采取了平均场策略；觅食被认为与植被的空间分布无关。为此，本文以著名的 Klausmeier 植物-水模型的一个扩展版本为基础。为涵盖异质植被分布对觅食强度及随后对整个生态系统的影响，此处将放牧视为依赖于空间加权平均植被密度，而非某一点的密度。此外，通过选取合适的平均函数，纳入了任意位置的植被对他处放牧的差异化影响。综合分析表明，空间非局域性的引入显著改变了人们对系统动力学的理解。研究发现，相较于早前非局域放牧研究所预期，该放牧生态系统对日益加剧的干旱具有更强的恢复力。系统对上升的环境压力的响应也观察到随采食者不同而变。所得结果还暗示了由于系统响应的历史依赖性而导致多重稳定性的可能。总体而言，本工作表明放牧强度的空间异质性在缺水生态系统中起着决定性作用。