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为评估象鼻虫（biocontrol agent）控制入侵漂浮水生植物（FAV）的效果，研究人员构建空间明确模拟模型。发现系统中时间延迟促生二维旅行波，但其会因微小空间偏差突然退化。该研究助于理解稳定生态模式如何快速终结，意义重大。
在生态的奇妙世界里，生态系统就像一个复杂又精密的大机器，各种生物种群在其中相互交织、相互影响。长久以来，人们一直认为，一个生态系统如果能在较长时间内保持特定状态，即便受到外界干扰，那它就是稳定的。然而，现实却给了这种传统认知 “一记耳光”。许多看似稳定的生态系统，会在相对较短的时间内发生翻天覆地的变化，就像平静的湖面突然掀起惊涛骇浪。这种变化被称为临界转变（critical transitions）或 regime shifts，有些是由外部条件的缓慢变化导致的，但还有一些变化，即便系统参数没有改变，没有明显的外部力量作用，也会突然发生。这种长期看似稳定，却又会突然改变的状态，被称为长期瞬态（long transient） 。
以往，很多关于长期瞬态的研究都停留在数学模型层面，而且大多是通用的数学模型。尽管也有像 Dungeness 蟹种群动态这样特定生态系统的模型研究，但描述长期瞬态终结的模型本质上还是数学和通用的。在这样的研究背景下，一个亟待解决的问题出现了：能否建立一个具体生态系统的模型，详细记录长期瞬态终结的生态细节呢？
为了解开这个谜题，美国地质调查局大沼泽地优先生态系统科学计划资助下，迈阿密大学（University of Miami）的研究人员 Linhao Xu 和 Donald L. DeAngelis 开展了一项意义非凡的研究。他们构建了一个 50×50 的空间明确晶格模型（spatially explicit lattice model），模拟沉水植物（SAV，submersed aquatic vegetation）和漂浮植物（FAV，floating aquatic macrophyte）之间的竞争，同时引入象鼻虫（weevil）作为生物防治剂来控制入侵的 FAV 物种凤眼莲（Pontederia crassipes）。这种凤眼莲对本地生态系统危害极大，严重威胁到 SAV 的生存。
研究人员用到的主要关键技术方法有：构建空间明确的晶格模型，模型的竞争部分参考了 Scheffer 等人（2003）的数据和 McCann（2016）的空间模型，并在此基础上增加了新的子模型；通过在模拟过程中定期向随机选择的 FAV 生物量像素中添加成年象鼻虫引入随机性，以此观察系统的动态变化。
模型描述
研究人员构建的 50×50 空间明确晶格模型，每个像素为 1m×1m，用来模拟 SAV 和 FAV 在生物防治下的竞争行为。模型的竞争部分参数来自 Scheffer 等人（2003）的数据和 McCann（2016）的空间模型，同时加入了新的子模型，这一模型的构建为后续研究奠定了基础。
结果
在模型模拟中，动态条纹模式在 3000 天内形成。此后的数千天里，每隔 300 天添加新成年象鼻虫带来干扰，产生的幼虫虽使 FAV 生物量在空间上分散减少，但条纹模式依然保持韧性。然而，在 12000 天后的某个时间，一系列干扰导致长期瞬态条纹模式终结。
讨论
研究详细揭示了旅行波中长瞬态空间模式快速终结的过程。三种相互作用的物种形成分层非传递因果环，且都能在空间中移动，这是旅行波形成的条件。但象鼻虫生命周期和空间移动的时滞会导致不稳定性，使原有的旅行波突然退化。
这项研究成果意义重大。它首次通过具体生态系统模型，详细记录了长期瞬态终结的生态细节，让人们对生态系统的稳定性有了全新的认识。以往看似稳定的生态模式，可能只是 “纸老虎”，一个微小的扰动就可能引发巨大的变化。该研究成果发表在《Ecological Modelling》上，为生态学家们进一步理解生态系统动态变化提供了宝贵的参考，有助于未来更好地预测和管理生态系统，保护生物多样性，维持生态平衡。
