Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Критические переходы - это резкие сдвиги в состоянии экосистем , климата , финансовых систем или других сложных динамических систем, которые могут произойти, когда изменение условий проходит через критическую точку или точку бифуркации . По сути, они представляют собой особый тип смены режима . Восстановление после таких сдвигов может потребовать большего, чем просто возврат к условиям, при которых произошел переход, явление, называемое гистерезисом . [1] [2] [3] [4]

Сигналы раннего предупреждения и критическое замедление [ править ]

Графическое представление альтернативных стабильных состояний и направления критического замедления перед критическим переходом (взято из Lever et al.2020). [5] Верхние панели (а) показывают ландшафты устойчивости в различных условиях. Средние панели (b) показывают скорость изменения, аналогичную наклону ландшафтов стабильности, а нижние панели (c) показывают восстановление после возмущения в направлении будущего состояния системы (cI) и в другом направлении (c.II).

Были предприняты значительные усилия для выявления сигналов раннего предупреждения о критических переходах. [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] Системы, приближающиеся к точке бифуркации, демонстрируют характерное поведение, называемое критическим замедлением, ведущее к все более медленному восстановлению после возмущений. Это, в свою очередь, может привести к увеличению (пространственной или временной) автокорреляции и дисперсии, в то время как дисперсионные спектры имеют тенденцию к более низким частотам [7] [10] [11] и «направлению критического замедления» в состоянии системы. пространство может указывать на будущее состояние системы, когда отложенные отрицательные обратные связи, ведущие к колебательной или другой сложной динамике, являются слабыми. [5]Исследователи изучили сигналы раннего предупреждения в озерах, динамику климата, трофические сети, переходы суши и приступы эпилепсии. [7]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Шеффер, Мартен; Карпентер, Стив; Фоли, Джонатан А .; Фольке, Карл; Уокер, Брайан (октябрь 2001 г.). «Катастрофические сдвиги в экосистемах» . Природа . 413 (6856): 591–596. Bibcode : 2001Natur.413..591S . DOI : 10.1038 / 35098000 . ISSN  1476-4687 . PMID  11595939 .
  2. ↑ Scheffer, Marten (26 июля 2009 г.). Критические переходы в природе и обществе . Издательство Принстонского университета. ISBN 978-0691122045.
  3. ^ Шеффер, Мартен; Бакомпте, Хорди; Брок, Уильям А .; Бровкин Виктор; Карпентер, Стивен Р .; Дакос, Василис; Хельд, Германн; van Nes, Egbert H .; Риткерк, Макс; Сугихара, Джордж (сентябрь 2009 г.). «Сигналы раннего предупреждения для критических переходов» . Природа . 461 (7260): 53–59. Bibcode : 2009Natur.461 ... 53S . DOI : 10,1038 / природа08227 . ISSN 1476-4687 . PMID 19727193 .  
  4. ^ Шеффер, Мартен; Карпентер, Стивен Р .; Лентон, Тимоти М .; Бакомпте, Хорди; Брок, Уильям; Дакос, Василис; Коппель, Йохан ван де; Лимпут, Ингрид А. ван де; Левин, Саймон А .; Нес, Эгберт Х. ван; Паскуаль, Мерседес; Вандермейер, Джон (19 октября 2012 г.). «Предвидение критических переходов» . Наука . 338 (6105): 344–348. Bibcode : 2012Sci ... 338..344S . DOI : 10.1126 / science.1225244 . ISSN 0036-8075 . PMID 23087241 .  
  5. ^ a b Рычаг, Дж. Джелле; Leemput, Ingrid A .; Weinans, Els; Quax, Рик; Дакос, Василис; Nes, Egbert H .; Бакомпте, Хорди; Шеффер, Мартен (2020). «Предвидение будущего мутуалистических сообществ после распада» . Письма об экологии . 23 (1): 2–15. DOI : 10.1111 / ele.13401 . PMC 6916369 . PMID 31707763 .  
  6. ^ Биггс Р. и др. (2009) Отступая от края пропасти: вовремя обнаруживать надвигающийся сдвиг режима, чтобы предотвратить его. P Natl Acad Sci Usa 106, 826–831
  7. ^ a b c Scheffer, M., et al. (2009) Сигналы раннего предупреждения для критических переходов. Природа 461, 53–59
  8. ^ Контамин, Р., и Эллисон, AM (2009) Индикаторы смены режима в экологических системах: что нам нужно знать и когда нам нужно это знать? Ecol. Прил. 19, 799–816
  9. ^ Дакос, В., и др. (2010) Пространственная корреляция как ведущий индикатор катастрофических сдвигов. Theor Ecol 3, 163–174
  10. ^ a b Дакос В. и др. (2008) Замедление как сигнал раннего предупреждения о резком изменении климата . P Natl Acad Sci Usa 105, 14308–14312
  11. ^ a b van Nes, EH, and Scheffer, M. (2007) Медленное восстановление после возмущений как общий индикатор ближайшего катастрофического сдвига. Являюсь. Nat. 169, 738–747
  12. ^ van Nes, E., and Scheffer, M. (2005) Последствия пространственной неоднородности для катастрофических изменений режима в экосистемах. Экология 86, 1797–1807 гг.
  13. ^ Hastings, A., and Wysham, DB (2010) Изменения режима в экологических системах могут происходить без предупреждения. Ecol Lett , 1–9