複雑な生態系における資源供給ダイナミクスが安定性と混沌を制御する

生態学的相互作用はしばしば、環境としての資源と生物の間のフィードバックによって媒介される。しかし、資源供給ダイナミクスが生態系の集合的な動力学的相をどのように規定するのかは不明なままである。本研究では、非相互的な相互作用をもつ一般化された捕食者―資源モデルを解析し、自律的に更新される資源と外部から供給される資源が、根本的に異なる動力学的相図をもたらすことを示す。相互作用がますます非相互的になるにつれて、自律更新資源に依存する生態系は安定なダイナミクスから混沌へ、そして最終的に実現不可能へ移行する。一方で、外部供給資源をもつ生態系は、より広いパラメータ領域にわたって安定性を保ち、中間に混沌相を経ることなく実現不可能へ移行する。キャビティ法を用いて、資源供給関数の広いクラスに適用可能な統一的な安定性条件を導出し、なぜ外部供給資源が安定領域を拡張しうるのかを説明する。安定性は、資源の摂動への感受性に強く依存し、この感受性は供給の仕方によって大きく決まることを示す。さらに、外部資源供給は、絶滅に最も近い資源の感受性を劇的に低下させることで、不安定領域における混沌を抑制することを示す。これらの結果は、資源ダイナミクスが生態系で到達可能な動力学的振る舞いを本質的に再構成することを示しており、微生物群集実験の解釈に対する示唆を与える。

https://doi.org/10.64898/2026.09.01.748502