パッチダイナミクスとメタポピュレーション理論：連続種の場合

絶滅 - 植民地化のダイナミクスとパッチの継承のダイナミクスを組み合わせた数学的フレームワークを提示します。個人の疫学的分類（感染、感受性、潜在性、耐性）と空間的に不均一な景観（占有されたスプリッド、空の適応性があり、占有されない、不適当）のパッチ構造との類似性を描きます。このアプローチにより、パッチの適合性における空間的不均一性につながる外因性プロセス（障害、継承など）と協調して、斑状の環境（寿命、コロニー形成能力など）における持続性に影響を与える生活史属性を考慮することができます。また、シードバンクやその他の休眠生命体の組み込みを可能にするため、パッチ占有ダイナミクスを広げてシンクの生息地を含めます。このモデルを使用して、平衡パッチの占有率が、コロニー形成速度、絶滅率、妨害頻度、生息地の継承率の4つの重要なパラメーターの影響を調査します。この分析は、パッチの継承と絶滅 - 植民地化のダイナミクスの時間的スケーリングが長期の持続性にどのように影響するかについての一般的な予測につながります。このモデルは、定期的な妨害によって生成された開いたパッチに生息する草本の初期系統の種に適用します。フロリダスクラブエコシステムのそのような種の実行可能な管理に必要な最小妨害頻度を予測します。

We present a mathematical framework that combines extinction-colonization dynamics with the dynamics of patch succession. We draw an analogy between the epidemiological categorization of individuals (infected, susceptible, latent and resistant) and the patch structure of a spatially heterogeneous landscape (occupied-suitable, empty-suitable, occupied-unsuitable and empty-unsuitable). This approach allows one to consider life-history attributes that influence persistence in patchy environments (e.g., longevity, colonization ability) in concert with extrinsic processes (e.g., disturbances, succession) that lead to spatial heterogeneity in patch suitability. It also allows the incorporation of seed banks and other dormant life forms, thus broadening patch occupancy dynamics to include sink habitats. We use the model to investigate how equilibrium patch occupancy is influenced by four critical parameters: colonization rate, extinction rate, disturbance frequency and the rate of habitat succession. This analysis leads to general predictions about how the temporal scaling of patch succession and extinction-colonization dynamics influences long-term persistence. We apply the model to herbaceous, early-successional species that inhabit open patches created by periodic disturbances. We predict the minimum disturbance frequency required for viable management of such species in the Florida scrub ecosystem.