模型和实证食物网结构中的定量模式

我们分析了模型食物网和来自不同环境的十五个群落食物网的属性。我们首先对Williams和Martinez的生态位模型进行了理论分析。我们推导了物种猎物数量、捕食者数量和总营养链接数量分布的解析表达式，并发现它们遵循普遍的函数形式。我们还推导了许多其他生物学相关参数的表达式，包括顶部、中间、基底和同类相食物种的比例，广义性和脆弱性的标准差，物种猎物数量和捕食者数量之间的相关系数，以及同配性。我们证明了我们的发现在相当一般的条件下是稳健的。然后，我们使用我们的分析预测作为指导，分析了十五个可用的最完整的实证食物网。我们揭示了描述模型食物网和所考虑的大多数营养网属性的定量统一模式。我们的结果支持一个强有力的新假设，即猎物数量和捕食者数量的经验分布遵循普遍的函数形式，这些形式在没有自由参数的情况下与我们的分析预测相匹配。此外，我们发现经验观察到的相关系数、同配性和同类相食物种的比例与我们的解析表达式和生态位模型的模拟一致。最后，我们表明节点之间的平均距离和平均聚类系数在经验数据和生态位模型的模拟中都显示出高度的规律性。我们的发现表明，诸如标度和普遍性等统计物理概念可能有助于描述自然生态系统。