Проблема паттернов и масштабов в экологии: лекция лауреата премии Роберта Х. Макартура

Утверждается, что проблема паттернов и масштабов является центральной проблемой экологии, объединяющей биологию популяций и науку об экосистемах, а также фундаментальную и прикладную экологию. Решение прикладных задач, таких как прогнозирование экологических причин и последствий глобального изменения климата, требует интеграции явлений, происходящих на существенно различающихся пространственных, временных и организационных уровнях. Кроме того, не существует единственного естественного масштаба, на котором следует изучать экологические явления; системы, как правило, демонстрируют характерную изменчивость в диапазоне пространственных, временных и организационных масштабов. Наблюдатель вносит перцептивное смещение — фильтр, через который рассматривается система. Это имеет фундаментальное эволюционное значение, поскольку каждый организм является «наблюдателем» окружающей среды, а адаптации жизненного цикла, такие как расселение и состояние покоя, изменяют перцептивные масштабы видов и наблюдаемую изменчивость. Это также имеет фундаментальное значение для изучения нами экологических систем, поскольку паттерны, уникальные для любого диапазона масштабов, будут иметь уникальные причины и биологические последствия. Ключ к прогнозированию и пониманию заключается в выявлении механизмов, лежащих в основе наблюдаемых паттернов. Обычно эти механизмы действуют на масштабах, отличающихся от тех, на которых наблюдаются паттерны; в некоторых случаях паттерны следует понимать как возникающие в результате коллективного поведения больших совокупностей единиц меньшего масштаба. В других случаях паттерн задаётся ограничениями более крупного масштаба. Изучение таких явлений требует анализа того, как паттерны и изменчивость изменяются в зависимости от масштаба описания, а также разработки законов упрощения, агрегации и масштабирования. Приводятся примеры из морской и наземной экологической литературы.