在《美国国家科学院院刊》上发表的一项新研究中，圭尔夫大学的Gabriel Gellner和Kevin McCann以及SFI外部教授Alan Hastings(加州大学戴维斯分校)颠覆了一种经典的食物网建模方法。与试图用物种相互作用的简单表示来复制稳定、复杂的生态系统不同，作者的新反方法假设生态系统存在，并反向描述支持该假设的食物网。
他们的工作代表了解决生物多样性如何促进生态系统稳定这一基本生态问题的重要一步。这些发现为了解大自然如何应对日益增长的人为干扰提供了见解。
黑斯廷斯说:“我们不是从难以测量的物种如何相互影响开始，而是从每种物种的数量开始，找出它们如何相互作用，以某种方式解释它们的共存。”
地球的生态系统表现出令人惊讶的稳定动态，但试图理解这种稳定性的尝试让几代生态学家感到困惑。SFI科学委员会前任主席Robert May勋爵从经济学理论中引入了群落矩阵，这是一种描述生态系统中物种关系的数学工具。
该矩阵以物种相互作用为基础来解释多样性和复杂性在生态系统稳定性中的作用。这种方法很有用，因为它考虑了所有食物网的相互作用;它之所以短，是因为这样做需要对生物体之间的关系进行过于简单的假设。基于这种技术的许多模型显示，随着生物多样性的增加，稳定性会下降，这与可观察到的稳定生态系统相矛盾。
但了解大型复杂生态系统如何持续是一个至关重要的问题。如果我们不了解稳定生态系统的机制，我们就无法在面对日益严重的混乱(如恶劣天气事件、肆虐的野火或猖獗的入侵物种)时保护它们。
反方法的成功是由于它在模型中包含了生物约束。可行性约束规定只有真实的交互才能在模型中表示。此外，能量限制规定，一顿饭不能产生比狩猎所需的更多的能量，因为在食物链中，只有10-20%的资源的能量转移到消费者。
“我们看到世界上有很多不同的生态系统，”黑斯廷斯说。“我们证明，如果你把适当的生物信息放入模型中，我们可以模拟大型、多样化的生态系统，并理解它们为什么稳定。”
作者强调，与梅40多年前提出的经典方法相比，逆方法在理论上具有主要优势。“虽然罗伯特·梅的方法是在统计宇宙中运作的……但相反的方法具有新颖的特性，它允许我们只查看与现实可行解决方案相对应的网络集合。”
梅的群落矩阵催化了近半个世纪的生态学理论。正如梅从经济学中重新思考多样性与稳定性的关系一样，黑斯廷斯和他的合著者从基因组学的最新研究中获得灵感。作者认为，他们的反向方法同样“具有丰富的理论进步潜力”。
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希望本篇文章《研究：生态系统稳定性与食物网的反向模型》能对你有所帮助！
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