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Projekt
Stabilität und Evolution von Netzwerken auf Netzwerken
Antragstellerin
Professorin Dr. Barbara Drossel
Fachliche Zuordnung
Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
Förderung
Förderung von 2012 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 199908418
Das Projekt befasst sich mit der Frage, wie Struktur, Stabilität und Dynamik von räumlich ausgedehnten Nahrungsnetzen von der Anordnung und Kopplung der räumlichen Gebiete ("Patches"), von der Heterogenität der Patches, von der lokalen Dynamik und von dem Hinzufügen neuer Spezies abhängen. Zu diesem Zweck werden Modelle für Metacommunities aus bis zu 60 Species auf bis zu 60 durch Migration gekoppelten Patches generiert und untersucht. Es sind vier Arbeitspakete geplant: (1) Es wird untersucht, wie sich Heterogenität der Patches (verschiedene Mortalität, verschiedenes Ressourcenangebot) und die Art der Migration (stochastisch versus kontinuierlich) auf das Überleben von Spezies und die lokale und globale Diversität auswirken. Hierzu werden allometrisch skalierte Nahrungsnetze erzeugt und mit zufälligen anfänglichen Populationsgrößen inizialisiert und sowohl mit kontinuierlicher, als auch mit stochastischer Migration ausgewertet. (2) Es wird die Generalisierte Methode, die auf einer linearen Stabilitätsanalyse von einem dimensionslos gemachten System beruht, verwendet, um die lineare Stabilität, die Variabilität (also die globale Fluktuation der Populationen) und das Auftreten von kritischen Transitionen in Metacommunities zu untersuchen. Die Variabilität wird aus den Phasen der Einträge im Eigenvektor zum größten Eigenwert ermittelt. Kritische Transitionen werden auf der Basis von Sattelknotenbifurkationen ermittelt und in anderen Teilprojekten weiter behandelt. (3) Es wird das in der ersten Förderperiode entwickelte körpermassenbasierte evolutionäre Nahrungsnetzmodell auf mehreren gekoppelten Patches simuliert, um den Einfluss der räumlichen Struktur und der Migrationsstärke auf das Überleben der Spezies und die lokale und globale Diversität zu untersuchen. Es soll sowohl kontinuierliche, als auch stochastische Migration untersucht werden. (4) Um viele Spezies auf vielen Patches simulieren zu können, soll das evolutionäre Nahrungsnetzmodell so stark vereinfacht werden, dass es ohne explizite Berechnung der Populationsdynamik auskommt. Die Regel, die das Überleben und Aussterben von Spezies bestimmt, soll auf der Abschätzung von Biomassenflüssen und Konkurrenz beruhen und auch die höhere Attackrate von Spezialisten berücksichtigen. Die emergenten Systemeigenschaften sollen untersucht werden und die mit diesem Modell erzeugten Systeme sollen in Bezug auf ihre Diversität und strukturellen Kenngrößen mit empirischen Systemen und Colonization-Extinction-Modellen aus den anderen Teilprojekten verglichen werden.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
