Ekologická síť je reprezentace biotických interakcí v ekosystému, ve kterém jsou druhy (uzly) propojeny párovými interakcemi (vazbami). Tyto interakce mohou být trofické nebo symbiotické. Ekologické sítě se používají k popisu a porovnávání struktur reálných ekosystémů, zatímco síťové modely se používají ke zkoumání účinků struktury sítě na vlastnosti, jako je stabilita ekosystému.
Vlastnosti ekologických sítí
Historicky se výzkum ekologických sítí vyvíjel z popisů trofických vztahů ve vodních potravních pavučinách; nedávná práce se však rozšířila o další potravní pavučiny i pavučiny mutualistů. Výsledky této práce identifikovaly několik důležitých vlastností ekologických sítí.
Složitost (hustota vazeb): průměrný počet vazeb na jeden druh. Vysvětlení pozorované vysoké úrovně složitosti ekosystémů bylo jednou z hlavních výzev a motivací pro ekologickou analýzu sítí, protože raná teorie předpovídala, že složitost by měla vést k nestabilitě.
Connectance: podíl možných vazeb mezi druhy, které jsou realizovány (odkazy/species2). V potravních pavučinách souvisí úroveň propojení se statistickým rozložením vazeb na jednotlivé druhy. Rozložení vazeb se mění z (částečného) mocenského práva na exponenciální až rovnoměrné s tím, jak se zvyšuje úroveň propojení.Pozorované hodnoty propojení v empirických potravních pavučinách se zdají být zodpovědné za omezení šíře stravy organismů řízené optimálním potravním chováním.To spojuje strukturu těchto ekologických sítí s chováním jednotlivých organismů.
Stupňové rozdělení: Stupňové rozdělení ekologické sítě je kumulativní rozdělení počtu vazeb, které jednotlivé druhy mají. Stupňové rozdělení potravních sítí vykazuje stejnou univerzální funkční formu. Stupňové rozdělení lze rozdělit na jeho dvě části, vazby na kořist druhu (aka. ve stupni) a vazby na predátory druhu (aka. ve stupni). Stupňové i mimostupňové rozdělení vykazuje vlastní univerzální funkční formy. Jelikož dochází k rychlejšímu rozkladu mimostupňového rozdělení než ve stupnovém rozdělení, můžeme očekávat, že v potravní síti bude mít druh v průměru více vazeb než mimostupňových vazeb.
Seskupování: podíl druhů, které jsou přímo spojeny s ústředním druhem. Ústřední druh uprostřed seskupení může být základním druhem a jeho ztráta by mohla mít velké dopady na síť.
Kompartmentalizace: rozdělení sítě na relativně nezávislé dílčí sítě. Bylo pozorováno, že některé ekologické sítě jsou rozčleněny podle velikosti těla a podle prostorového umístění. Existují také důkazy, které naznačují, že kompartmentilizace v potravních pavučinách zřejmě vyplývá ze vzorců potravní kontinuity druhů.
Nestabilita: míra, do jaké druhy s málo vazbami mají spíše podsadu vazeb jiných druhů než jinou sadu vazeb. Ve vysoce vnořených sítích obsahují cechy druhů, které sdílejí ekologickou niku, jak generalisty (druhy s mnoha vazbami), tak specialisty (druhy s málo vazbami, všechny sdílené s generalisty). Ve mutualistických sítích je nestabilita často asymetrická, specialisté jednoho cechu jsou napojeni na generalisty partnerského cechu.
Síťový motiv: Motivy jsou unikátní podgrafy složené z n-uzlů nalezených vložených v síti. Například existuje třináct unikátních struktur motivů obsahujících tři druhy, z nichž některé odpovídají známým interakčním modulům studovaným populačními ekology, jako jsou potravinové řetězce, zdánlivá konkurence nebo vnitrocechovní predace. Studie zkoumající struktury motivů ekologických sítí, zkoumáním vzorců pod/přes reprezentaci určitých motivů v porovnání s náhodným grafem, zjistily, že potravinové sítě mají zvláštní struktury motivů
Stabilita ekologických sítí
Vztah mezi složitostí ekosystému a stabilitou je hlavním tématem zájmu o ekologii. Využití ekologických sítí umožňuje analyzovat účinky výše popsaných vlastností sítě na stabilitu ekosystému. Kdysi se mělo za to, že složitost ekosystému snižuje stabilitu tím, že umožňuje šíření a zesilování účinků poruch, jako je ztráta druhů nebo invaze druhů, prostřednictvím sítě. Byly však zjištěny další vlastnosti struktury sítě, které omezují šíření nepřímých účinků, a tím zvyšují stabilitu ekosystému. Síla interakce se může snižovat s počtem vazeb mezi druhy, tlumení účinků jakýchkoli poruch a kaskádové vymírání je méně pravděpodobné v oddělených sítích, protože účinky ztrát druhů jsou omezeny na původní oddíl. Navíc, dokud je nepravděpodobné, že by nejvíce propojené druhy vyhynuly, stabilita se zvyšuje s propojeností a hnízdištěm.
Další aplikace ekologických sítí zahrnují zkoumání toho, jak kontext společenství ovlivňuje párové interakce. Očekává se, že společenství druhů v ekosystému ovlivní jak ekologickou interakci, tak kovoluci párů druhů. Související, prostorové aplikace jsou vyvíjeny pro studium metapopulací, epidemiologie a vývoje spolupráce. V těchto případech sítě biotopů (metapopulace) nebo jednotlivců (epidemiologie, sociální chování), umožňují zkoumat účinky prostorové heterogenity.