Dispersal-induced destabilization of metapopulations and oscillatory Turing patterns in ecological networks.
Dispersal-induced destabilization of metapopulations and oscillatory Turing patterns in ecological networks.
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DOI：
10.1038/srep03585
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发表时间：
2014-01-07
影响因子：
4.6
通讯作者：
Mikhailov, Alexander S.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hata, Shigefumi;Nakao, Hiroya;Mikhailov, Alexander S.
正如艾伦·图灵在1952年所指出的，微分扩散可能会破坏反应物种的均匀分布，并导致模式的出现。虽然静态图灵模式是众所周知的，振荡不稳定性，导致行波在连续介质中，有时被称为波分叉，仍然很少研究。在这里，我们将图灵的原始分析扩展到网络，并将其应用于生境之间具有扩散连接的生态集合种群。值得注意的是，振荡的图灵不稳定性不会导致网络中的波型，而是导致非均匀振荡的自发发展和物种的可能灭绝。我们发现，所有可能的食物网与三个捕食者或猎物物种，在各种假设下，个别物种的流动性和它们之间的非线性相互作用的振荡不稳定性。因此，振荡图灵不稳定性应该是通用的，必须在集合种群动力学中发挥重要作用，为扩散引起的生态系统不稳定提供一个共同的机制。
As shown by Alan Turing in 1952, differential diffusion may destabilize uniform distributions of reacting species and lead to emergence of patterns. While stationary Turing patterns are broadly known, the oscillatory instability, leading to traveling waves in continuous media and sometimes called the wave bifurcation, remains less investigated. Here, we extend the original analysis by Turing to networks and apply it to ecological metapopulations with dispersal connections between habitats. Remarkably, the oscillatory Turing instability does not lead to wave patterns in networks, but to spontaneous development of heterogeneous oscillations and possible extinction of species. We find such oscillatory instabilities for all possible food webs with three predator or prey species, under various assumptions about the mobility of individual species and nonlinear interactions between them. Hence, the oscillatory Turing instability should be generic and must play a fundamental role in metapopulation dynamics, providing a common mechanism for dispersal-induced destabilization of ecosystems.
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DOI：
10.1098/rspb.2005.3448
发表时间：
2006-06-07
影响因子：
4.7
作者：
Fortuna, Miguel A.;Gomez-Rodriguez, Carola;Bascompte, Jordi
通讯作者：
Bascompte, Jordi
影响因子：
1.8
作者：
Bignone, FA
通讯作者：
Bignone, FA
影响因子：
56.9
作者：
Gonzalez, A;Lawton, JH;Evans-Freke, I
通讯作者：
Evans-Freke, I
影响因子：
56.9
作者：
Barabási, AL;Albert, R
通讯作者：
Albert, R
DOI：
10.1073/pnas.0308344101
发表时间：
2004-10-19
影响因子：
11.1
作者：
Hufnagel, L;Brockmann, D;Geisel, T
通讯作者：
Geisel, T