Explorando Interações Ecológicas Usando o Modelo Lotka-Volterra generalizado: Coexistência e Resiliência de Populações

Para entender as comunidades ecológicas, é essencial que entendamos os padrões dinâmicos complexos que emergem das interações entre as populações.  De fato, as interações entre as populações em uma comunidade ecológica possuem arquiteturas ou topologias singulares. Por meio dessa estrutura de interações, as populações e as espécies influenciam o crescimento umas das outras de maneira intrincada.  Essa dinâmica se revela em propriedades emergentes ao nível de comunidade, como a estabilidade.

Durante o último século, muitos avanços centrais na ecologia resultaram de métodos matemáticos baseados na teoria dos sistemas dinâmicos. Mais recentemente, a representação de comunidades ecológicas como redes complexas, a exemplo das teias alimentares e redes competitivas ou mutualísticas, permitiu novas descobertas acerca da ecologia das comunidades.  Vários autores contribuíram para o nosso conhecimento atual sobre a interação entre a estrutura e a dinâmica de ecossistemas complexos. Apesar dos extensos desenvolvimentos nesta área, muitas questões ainda não foram resolvidas. Notavelmente, a distribuição de cada tipo de dinâmica (atratores) em modelos ecológicos raramente foi estudada em favor da suposição de que comunidades ecológicas estariam em equilíbrio. Além disso, uma abordagem explorando a ubiquidade dos resultados conhecidos relacionando estabilidade e estrutura de comunidades no espaço de parâmetros é fundamental.
Neste estudo, almejamos contribuir para este esforço realizando simulações baseadas no modelo generalizado de Lotka-Volterra (gLV) em uma ampla faixa de espaço de parâmetros. De acordo, nosso objetivo de pesquisa é apresentar uma visão geral da dinâmica assintótica, coexistência e resiliência de comunidades ecológicas representadas através do modelo gLV, realizando uma exploração computacional abrangente que integra variabilidade no tipo, intensidade e distribuição de interações ecológicas. Descobrimos que diferentes dinâmicas de comunidades ecológicas podem ser descritas por parametrizações específicas do modelo gLV, apesar de uma grande prevalência de combinações de parâmetros levando ao crescimento ilimitado de algumas populações na comunidade. Também fomos capazes de detectar padrões conhecidos, como o impacto negativo da cooperação sobre a resiliência das comunidades e a ocorrência de exclusão competitiva em comunidades específicas. Portanto, nossa pesquisa contribui significativamente para o avanço científico no entendimento das interconexões entre a estrutura e a estabilidade das comunidades ecológicas.