Architecture of coexistence: structural constraints of biodiversity in competitive GLV ecosystems

Comprendere le transizioni tra diversi regimi dinamici è fondamentale per prevedere la persistenza e la fragilità degli ecosistemi complessi. In questo lavoro studiamo come la struttura della rete di interazione influenzi la stabilità locale e l'evoluzione dinamica dei sistemi GLV (Generalized Lotka-Volterra) competitivi, concentrandoci su due parametri strutturali: la connettività (C) e la modularità (Q). Basandoci sul framework complessità--stabilità introdotto da Robert May, caratterizziamo l'impatto di C e Q sugli spettri degli equilibri mediante strumenti di Random Matrix Theory, utilizzando poi questi risultati per interpretarne gli effetti sulla stabilità e sulla fattibilità (ossia, la condizione in cui tutte le specie presentano abbondanze positive) degli equilibri. Successivamente, svolgiamo un'analisi statistica dello spazio degli attrattori: confrontiamo le simulazioni numeriche con risultati analitici consolidati sull'insorgenza di multistabilità e di crescita illimitata nelle reti fully-connected (C=1, Q=0), e studiamo come la struttura della rete modifichi queste transizioni e i corrispondenti stati di equilibrio, utilizzando osservabili quali la frazione di specie sopravvissute, la struttura finale della comunità e le risultanti distribuzioni delle abbondanze delle specie (SADs).