생태계는 폭풍과 화재에서부터 방목 및 명확한 절단에 이르기까지 자연 및 인간으로 인한 교란에 의해 지속적으로 교란됩니다. 생태계에 대체 안정적인 상태가있는 경우 (동일한 외부 조건 하에서 시스템이 둘 이상의 가능한 상태에있을 수 있음), 방해가 한 상태에서 다른 상태로 밀어서 정권 이동으로 이어질 수 있습니다.
이 현상은 비료 유출 및 산호초의 표백으로 인한 부작용 호수와 같은 다양한 생태계에서 관찰되었습니다. 이 시스템은 초기 교란이 비교적 약한 경우에도 회복이 가능하지 않거나 달성하기가 어렵지 않은 치명적인 체제 이동을 겪었다 고합니다.
.그러나 정권 교대에 대한이 고전적인 견해는 종종 너무 단순합니다. 공간 과정이 사바나 및 마른 랜드와 같은 중요한 역할을하는 많은 생태계에서, 정권 교대는 공간 역학으로 인해 다른 형태를 취할 수 있습니다.
이에 대한 한 가지 이유는 방해가 일반적으로 공간적으로 국한되어있어 방해 된 도메인이 대체 상태로 밀려날 수 있고 나머지 생태계는 그대로 유지되기 때문입니다. 사바나 풍경에서, 이것은 소규모 산불에 해당하여 다른 숲이 우거진 지역에서 고립 된 초원 패치를 만듭니다. 이것은 한 영역과 다른 도메인 사이에서 생태계의 특성이 지속적으로 변화하는 공간의 영역 인 전선의 형성으로 이어질 것이다. 나무와 잔디와 같은 다른 식물 공동체 사이의 전선을 보여주는 몇 가지 예가 그림 1에 나와 있습니다. 그러한 전선의 역학은 물리 및 화학과 같은 다른 분야에서 알려져 있지만 생태학에 대한 그들의 행동과 영향은 대부분 간과되었습니다.
우리 논문에서, 우리는이 문제를 탐구하고 구체적으로 생태계가 겪을 수있는 가능한 정권 교대에 대한 전면 역학의 의미를 살펴 봅니다. 우리는 전면 역학의 세 가지 주요 측면, 즉 단일 전선의 동작, 다른 전선 간의 상호 작용 및 동일한 조건 하에서 둘 이상의 전선의 가능성에 중점을 두었습니다. 우리는이 연구를 위해 마른 세계에서 식생의 역학을 설명하는 모델을 사용했는데, 이러한 모델은 마른 세계에서 공간 식생 패턴의 행동을 설명하고 탐구하는 데 성공적으로 사용 되었기 때문에 분석하고 이해하기 쉽습니다.
.정권 이동에서 전면 행동의 가장 간단한 결과는 전면의 속도, 즉 전면이 얼마나 빨리 움직이고 어느 방향 으로든 어느 방향 으로든 속도입니다. 문제의 생태계에 따라이 특성을 제어하는 물리적, 생물학적 과정은 매우 다양 할 수 있습니다. 물 부족이 강한 스트레스 요인 인 마른 랜드에서는 관련 국소 과정에는 강수, 증발 및 물 스트레스 하에서 식물의 성장이 포함되는 반면, 공간 공정에는 종자 분산 및 지상의 물 흐름이 포함됩니다. 전반적인 물 가용성이 높으면 전면이 맨 토양의 침공 영역으로 이동하여 식생 영역을 확장하는 반면, 가뭄은 반대쪽으로 수행하여 식생 영역의 수축을 초래합니다.
주어진 매개 변수를 변경하면 다른 모든 조건이 동일하게 유지되면 전면이 전혀 움직이지 않는 특수 값이 하나 있습니다. 이것을 Maxwell Point (전기 매그네시즘에 혁명을 일으킨 유명한 James Maxwell의 이름을 따서 명명 됨)라고하며 그 가치를 계산하면 전선이 어느 방향으로 움직일지 예측할 수 있습니다. 우리가 논문에서 알 수 있듯이 Maxwell Point가 어디에 있는지 아는 반면, 매우 가변적 인 조건에서는 충분하지 않을 수 있습니다. 예를 들어, 주어진 평균 연간 강수량의 경우 일정한 조건이 식생 영역의 성장으로 이어질 수 있으며, 수년간의 높은 변동성은 식생 영역을 수축시킬 것입니다. 이것은 비오는 시절에 전선이 천천히 앞으로 움직일 때 발생하는 반면, 같은 크기의 가뭄은 전면의 빠른 수축으로 이어질 것입니다.
.단일 전면의 역학에 중점을 둔 것은 전면 속도와 정권 교대 간의 간단한 관계를 의미합니다. 전면의 방향은 국소적인 교란으로 인해 어떤 정권 이동이 발생할 수 있는지 결정하는 반면, 전면이 움직이는 속도는이 점진적인 정권 전환이 일어나기까지 얼마나 걸리는지를 결정합니다. 이 견해는 전면 상호 작용의 가능성을 무시합니다. 두 개 이상의 전선이 서로 더 가까워 질 때 서로의 행동에 영향을 미칩니다.
그림 2의 시뮬레이션에서 알 수 있듯이, 이러한 전선 상호 작용은 전선과 관련된 정권 교대에 큰 영향을 줄 수 있습니다. 특히, 전선이 서로 속도를 느리게하기 위해 상호 작용하는 경우,도 2에 표시된 바와 같이, 전선은 전체 시스템을 인수하지 않을 수 있으며, 대체 상태의 잔재물이 남아있을 수있다. 이것은 지구 온난화와 같은 조건의 변화로 인한 사막화 전선이 완전히 불모의 풍경으로 이어질 필요는 없지만 대신에 생태계가 나중에 개선되면 생태계가 회복 될 수있는 작은 식물 패치로 이어질 필요가 있음을 의미합니다. 또한 그림 2의 기린 같은 패턴에서 볼 수 있듯이 다양한 공간 패턴으로 이어지는 경향이 있습니다.
마지막으로, 동일한 조건에서 둘 이상의 전면이 존재할 수도 있습니다. 이 상황은 대체 안정 상태의 존재와 약간 유사합니다. 전면은 우주의 현지화 된 구조이며, 따라서 움직이지 않아 고정되지 않은 공간이라는 점을 제외하고. 이러한 다른 전선마다 다른 특성이 있으며, 한 전면 유형이 다른 전면 유형보다 어떻게 느리게 느릴 수 있는지 보여줍니다. 그러한 전선의 존재는 전선 자체의 영역에 중점을 둔 제한된 개입에 의해 진행중인 정권 전환의 진보를 늦출 수 있음을 의미한다. 따라서 전체 생태계에 영향을 미치지 않고 전면 지역의 최소한의 변화로 생존 생태계를 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.
전반적으로, 우리는 다양한 전면 특성이 다양한 교란을 겪고있는 생태계의 운명에 상당한 파급 효과를 가질 수 있음을 보여줍니다. 지구 온난화 및 서식지 조각화와 같은 인간의 영향이 점점 지배적이되기 때문에 생태계에 대한 공간 구조와 교란의 결과에 대한 더 나은 이해가 중요합니다.
이러한 결과는 최근 저널 생태 지표 에 발표 된 Front Dynamics의 정권 이동이라는 제목의 논문에 설명되어 있습니다. . 이 작품은 Negev의 Ben-Gurion University의 Yuval R. Zelnik과 Ehud Meron이 수행했습니다.
