利用混合ABM-SD模型对榆树林中的种内相互作用进行模拟

《Theoretical Ecology》：Intraspecific interactions simulation in Elm Woodlands using a hybrid ABM-SD model

　　

摘要

榆树林在沙质干旱生态系统中具有重要的生态功能，但其再生与种群动态会受到环境压力及生物间相互作用的影响。了解同种竞争和协同作用的对称与非对称形式如何影响榆树种群，有助于深化对压力条件下林地动态的理论认识。在本研究中，我们构建了一个基于代理的模型与系统动力学模型相结合的混合模型，用以研究互动的对称性及环境压力如何影响榆树种群的最终数量、年龄结构及空间分布。研究结果表明，完全非对称竞争导致的最终种群数量显著高于完全对称竞争的情况（P?<?0.01）。这一结果反映出模型中较大个体对资源的有偏捕获现象，同时也意味着种群年龄结构以幼苗为主，表明较高的最终数量并不一定意味着更好的种群平衡状态。协同作用的效果则取决于压力水平：在低压力环境下，对称协同作用与非对称协同作用之间的差异较小；而在中等及高压力环境下，完全对称的协同作用带来的最终种群数量显著高于非对称协同作用（分别为P?<?0.05和P?<?0.01）。在较高压力环境下，对称协同作用还使得种群年龄结构的衰减程度较轻，这说明较为广泛的压力缓冲机制有助于维持模拟种群中幼龄个体与成熟个体的比例。空间点状分布分析显示，榆树种群通常呈聚集分布，但协同作用对聚集程度的影响则取决于竞争模式与压力水平。总体而言，这些结果表明，竞争与协同作用通过资源捕获的偏倚性、压力缓冲以及局部空间互动共同决定了模拟榆树种群的最终状态。该基于代理的模型与系统动力学框架为比较稀疏榆树林中的不同互动机制提供了理论工具，不过这些结果应视为不同场景下的对比，而非针对特定地点的预测。