“長(zhǎng)距離相互作用”是存在于復(fù)雜系統(tǒng)中的基本特征和規(guī)律。華東師范大學(xué)、南京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)以及荷蘭皇家海洋研究所、美國(guó)布朗大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家合作，以我國(guó)黃海典型濱海濕地景觀為研究對(duì)象，率先識(shí)別了濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)中“長(zhǎng)距離相互作用”的具體形式，構(gòu)建了該規(guī)律的偏微分方程理論模型，并基于一般性規(guī)律回答了“什么決定了物種分布格局”這一生態(tài)學(xué)核心問題。6月27日，論文發(fā)表于美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》。

論文通訊作者之一、華東師范大學(xué)教授劉權(quán)興向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》介紹：“‘長(zhǎng)距離相互作用’正成為生態(tài)學(xué)研究的新方向，但其在塑造生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方面的作用尚有待研究。”

該跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)通過分析江蘇鹽城濕地珍禽國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)40年的遙感、生物化學(xué)以及動(dòng)力地貌等多源數(shù)據(jù)，建立了生物種群—?jiǎng)恿Τ练e系統(tǒng)耦合的生態(tài)地貌綜合模型，研究了外來物種互花米草定殖擴(kuò)張過程中，本地物種蘆葦和堿蓬空間分布的變化規(guī)律，揭示了“長(zhǎng)距離相互作用”是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)空間層次結(jié)構(gòu)演變的“無形之手”。

研究人員發(fā)現(xiàn)互花米草定殖并占據(jù)低潮位區(qū)域5年后，中潮位的堿蓬群落面積出現(xiàn)快速萎縮趨勢(shì)。有趣的是，堿蓬的生境并非被入侵物種互花米草侵占，而是被高潮位的蘆葦占據(jù)。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的建模方法將“長(zhǎng)距離相互作用”納入經(jīng)典的“反應(yīng)—擴(kuò)散”，構(gòu)建了新型的“反應(yīng)—擴(kuò)散—對(duì)流—長(zhǎng)距離相互作用”偏微分方程模型。

“該模型描述了系統(tǒng)的種群增長(zhǎng)、空間擴(kuò)散、種間競(jìng)爭(zhēng)和生物—地貌反饋等基本生態(tài)地貌過程，揭示了鹽分介導(dǎo)‘長(zhǎng)距離相互作用’是導(dǎo)致近年來堿蓬紅海灘快速萎縮的‘兇手’?！闭撐墓餐谝蛔髡?、南京大學(xué)博士生王博解釋說，“這種作用的長(zhǎng)期積累導(dǎo)致原堿蓬生境鹽分下降到適合蘆葦生長(zhǎng)的臨界閾值，從而打破蘆葦和堿蓬之間的原本生態(tài)平衡，并最終導(dǎo)致堿蓬紅海灘的喪失?！?/p>

研究發(fā)現(xiàn)，這種作用的空間尺度能夠達(dá)到10公里，是目前報(bào)道最長(zhǎng)距離之一。更重要的是，該研究提出了用數(shù)學(xué)描述“長(zhǎng)距離相互作用”的方法，為研究其他復(fù)雜系統(tǒng)的“長(zhǎng)距離相互作用”開辟了道路。（張雙虎 黃辛）