來自加州大學聖克魯斯分校（UCSC）和美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）漁業部的研究人員進行了新的研究，表明自然種群中的混亂可能比以前認為的更經常發生。生態學家經常爭論自然生態系統中的種群變化是有規律的（圍繞一個所謂的”穩定的”平衡點變化）、隨機的（完全不可預測的）還是混亂的。像天氣一樣，混沌系統可能在短期內被預測，但不是長期的，而且它們對初始條件的微小變化非常敏感。
“知道這些波動是有規律的、混沌的還是隨機的，對我們預測種群大小以及它們對管理干預的反應有重大影響，”加州大學舊金山分校海洋科學研究所的NOAA漁業生態學家和研究員Tanya Rogers說。
混沌和非混沌的種群動態不能通過對時間序列的視覺檢查來可靠地區分。在這個昆蟲、哺乳動物和浮游植物的混沌和非混沌時間序列的隨機樣本中（從上到下），左邊是混沌的，右邊顯示的是有序的。資料來源：Tanya Rogers等人，《自然-生態與進化》2022年版
這項新的研究剛剛發表在《自然生態學與進化》雜誌上，由Rogers領導。她的合著者是加州大學舊金山分校應用數學系和生態學與進化生物學系的兼職教授Stephan Munch，以及加州大學舊金山分校應用數學系的博士生Bethany Johnson。
據研究人員說，他們在一個生態數據庫中研究的種群中有30%以上顯示出混沌動態的跡象。在以前研究混沌現象的精選分析中，發現混沌現象在自然界的種群中要麼不存在，要麼不經常出現。然而，作者推測，這不是生態系統內在穩定的結果，而可能是數據有限和使用不適當的方法的結果。
Munch說：”現在有更多的數據，你有多長的時間序列對檢測混亂的動態有很大的區別。我們的研究還表明，以前精選分析中的方法學假設對檢測混沌有偏見。”
在新的研究中，研究人員使用了新的和更新的混沌檢測算法，並在模擬數據集上對它們進行了嚴格的測試。然後他們將三種最好的方法應用於全球人口動態數據庫的172個人口時間序列的數據集。
他們的分析揭示了混沌動力學、壽命和體型之間有趣的聯繫。混沌在浮游生物和昆蟲中最普遍，在鳥類和哺乳動物中最不普遍，而在魚類中則居中。
Rogers說：”很多短命的物種傾向於有混亂的人口動態，這些也是傾向於有繁榮和蕭條動態的物種。這些結果表明，生態預測可能有內在的局限性，並提醒不要使用基於平衡的方法進行保護和管理，特別是對短命的物種。從漁業管理的角度來看，我們希望預測魚類種群，以便我們能夠為漁業捕撈設定限制。如果我們不承認混沌的存在，我們可能會失去使用適合混沌系統的方法進行短期預測的可能性，而對我們進行長期預測的能力過於自信。”
