种间扩散约束抑制集合群落中的斑图形成

离开栖息地的扩散决策在生物体行为中尤为突出，是跨尺度生态系统动态的关键驱动因素。与其他物种的遭遇是扩散中自适应决策的重要组成部分，导致了诸如在空间中追踪资源或避开消费者等广泛存在的行为。尽管如此，集合群落模型通常将扩散仅视为同种种群密度的函数。我们表明，最初聚焦于三物种网络模体，种间扩散规则通常会驱动集合群落从均匀稳态向自组织异构空间斑图转变。然而，当施加反映自适应行为的生态现实约束——即猎物追踪与捕食者回避——时，出现了一种显著的均匀化效应，即空间斑图的形成受到抑制。我们通过计算主稳定性函数分离局部和空间相互作用对斑图形成的贡献，针对每个模体证明了这一效应。我们使用随机矩阵方法将此结果扩展到物种丰富的食物网，发现网络最终变得足够大，足以抵消自适应扩散行为的均匀化效应，从而再次导致以斑图形成为主的动力学。我们的结果强调了种间扩散规则在塑造跨景观空间斑图中的关键作用，突出了在连接局部物种相互作用与集合群落结构的努力中纳入自适应行为约束的必要性。