Komplexe Dynamik und Strukturbildung in der Populationsdynamik

Die Dynamik von Populationen verschiedener Arten wird durch unterschiedliche meist nichtlineare Wechselwirkungen wie Frass und Konkurrenz bestimmt. Eine wichtige Fragestellung ist das Problem der Stabilität von Ökosystemen gegenüber Störungen bei Veränderung von Umweltparametern. Dabei kann es bei der Überschreitung kritischer Parameterwerte zu einer qualitativen Veränderung der Komplexität der Dynamik oder in räumlichen Systemen zu Strukturbildungsphänomenen kommen. Unter Anwendung von Methoden der nichtlinearen Dynamik haben wir eine Stabilitätstheorie für allgemeine Nahrungsnetze entwickelt, die es erlaubt, unabhängig von der konkreten Formulierung der Wechselwirkungsfunktionen zwischen den Arten lokale und globale Stabilitätseigenschaften zu bestimmen. Die Ergebnisse dieser Studien lassen alte Paradoxa der theoretischen Ökologie wie das "Paradox of Enrichment", das "Competition Exclusion Principle" sowie die Existenz von Chaos in ökologischen Systemen in neuem Licht erscheinen.