食物网模型的灭绝风险与结构

我们详细研究了 Amaral 和 Meyer [Phys. Rev. Lett. 82, 652 (1999)] 提出的营养网模型。我们专注于对真实生物食物网具有重要意义的小规模系统，在这些系统中涨落起着重要作用。通过蒙特卡洛模拟，我们表明此类网络可能是不可生存的，导致小规模和/或弱耦合系统中所有物种的灭绝。文中还给出了灭绝时间和生存几率的估计。我们表明，在灭绝之前，高连接度物种（“杂食动物”）的比例正在增加。可生存的食物网呈现出金字塔结构，其中较低营养级的占据生态位密度较高，此外相邻层级的占据情况密切相关。我们还证明了食物链长度的分布具有指数特征，且随模型参数的变化较弱。相反，灭绝物种的雪崩规模分布强烈依赖于网络的连接度。对于连接较为松散的系统，我们恢复了幂律型行为，其指数与早期研究中发现的相同；而对于密集连接的网络，其分布则不属于幂律型。