环境工程是多样生态系统的涌现特征并驱动群落结构

生态学的一个核心问题是理解塑造群落结构的生态过程。基于生态位理论强调了竞争在维持物种多样性方面的重要作用。这些见解许多源自麦克阿瑟消费者-资源模型（MCRM）或其推广。大多数关于MCRM的理论工作聚焦于具有少数物种和资源的小型生态系统。然而，源自小型生态系统的理论见解可能无法扩展到具有许多资源和物种的大型生态系统，因为具有许多相互作用组分的大系统常表现出无法通过分析较小系统理解或推导的新涌现行为。为弥补这一不足，我们开发了一种受统计物理启发的复杂腔方法，以在物种数和资源数均很大时分析MCRM。我们发现在此极限下，物种通常会且持续地扰动其环境并显著改变可用的生态位。我们展示了我们的腔方法如何通过考虑这种涌现的环境工程对物种入侵和生态稳定性的影响，自然地将生态位理论推广到大型生态系统。我们的工作表明环境工程是大型自然生态系统的普遍特征，在分析解释群落结构时必须加以考虑。它还突出了受统计物理启发的方法在增进我们对生态学理解方面可发挥的重要作用。