Ekologiese patrone is opkomende strukture wat in bevolkings, gemeenskappe en ekosisteme waargeneem word. Die ontrafeling van die drywers agter ekologiese patrone kan ons kennis oor hoe ekosisteme saamstel, funksioneer en reageer op verandering en versteuring aansienlik verbeter. As gevolg van die nie-ewekansige aard, verander die meeste, indien nie alle, ekologiese patrone met metings- en organisasieskale en vertoon hulle duidelike skaal-eienskappe. Modelle in hierdie afdeling handel oor die afleiding van patrone oor skale wat naby mekaar is.

As sodanig word hierdie modelle dikwels ontwikkel om die konsekwentheid van metings oor verskillende skale te verseker. Om die konsekwentheid te verseker, word patrone oor skale normaalweg oorbrug deur middel van waarskynlikheidsteorie. Spesifiek bied hierdie afdeling modelle aan wat ondersoek hoe geaggregeerde strukture van organismes en biodiversiteit verander met metingskale, watter biologiese patrone resoneer met onderliggende prosesse op dieselfde kenmerkende skale, en hoekom.

Spesieverspreidings is nie uniform oor die ruimte nie, wat die wisselwerking tussen habitatheterogeniteit en die onderliggende nie-lineêre biotiese regulering weerspieël. Wanneer ekoloë sulke nie-ewekansige, saamgevoegde patrone oor skale ondersoek, ontstaan ​​die Veranderbare Oppervlakte-eenheidsprobleem. Die probleem kan beskryf word as die verandering in spesieverspreidingseienskappe soos die korrelgrootte en omvang van monsterneming verander.

Die doel hier is om uit te beeld hoe spesiebesetting en die aggregasievlak daarvan verander wanneer dit op- en afskaal word en dus 'n universele basis te bied om kruisskaalkonsekwentheid te verseker. Onder sekere omstandighede laat hierdie modelle verder toe om fynskaalbesetting en populasiedigthede uit growweskaalwaarnemings te ekstrapoleer. Groot potensiaal bestaan ​​om sulke voorspellende modelle in verskeie kruisskaalpatroonontledings toe te pas.

Spesiediversiteitspatrone, soos die spesie-area-kurwe, endemiese-area-verhouding, afstandsverval van ooreenkoms en besettingsfrekwensieverspreiding, weerspieël die skaalafhanklikheid van spesie-omset. Maatstawwe van ruimtelike omset in die samestellingsooreenkoms of verskil tussen groepe is algemeen gebaseer op beta-diversiteit wat oorspronklik afgelei is vir paarsgewyse vergelykings van individuele groepe. Geen van die metrieke van spesie-omset is egter in staat om alle diversiteitsverdelings in gevalle van veelvuldige groepe ten volle te verminder nie, d.w.s. die diversiteitskomponente van drie of meer groepe kan nie volledig uitgedruk word deur paarsgewyse spesie-omset te gebruik nie. Dit wil sê, paarsgewyse metrieke is nie heeltemal voldoende om samestellingsooreenkoms oor veelvuldige groepe uit te beeld nie.

Om hulpbronne te benut terwyl konflikte verminder word, verdeel spesies dikwels beskikbare habitatte en vorm sodoende ko-verspreidingspatrone van assosiasie of dissosiasie. Nulmodelle gebaseer op permutasie of neutrale/nisprosesse is wyd toegepas vir die opsporing van seine van bio-interaksies vanaf ko-voorkomspatrone. Ko-voorkoms is egter skaalafhanklik en moet met omsigtigheid gebruik word om biotiese interaksies of prosesse af te lei.

Die ruimtelike en temporale skale van ekologiese prosesse is verweef. Prosesse wat rekening hou met die ruimtelike verspreiding van spesies, onderlê ook die temporale dinamika daarvan. Dit beteken dat ons moontlik die toekoms kan voorspel of die geskiedenis kan herbou gebaseer op uitsluitlik huidige ruimtelike verspreiding, sonder om terug te val op langtermyn tydreekse. Spesifiek is gevind dat die skaalpatroon van besetting verband hou met populasietendense. Aangesien die vermoë om die temporale tendens van 'n fokusspesie te voorspel, belangrike inligting oor sy prestasie en lewensvatbaarheid verskaf, is die metodologie van ruimte-vir-tyd-vervanging uiters aantreklik, veral omdat ons vermoë om ruimtelike rekords te bekom die afgelope paar jaar drasties verbeter het.

Net soos twee stemvurke van dieselfde kenmerkende frekwensie resoneer, so ook ekologiese patrone en prosesse wat op dieselfde skaal werk. Spesieverspreidings word gereguleer deur 'n verskeidenheid abiotiese en biotiese prosesse wat saamwerk maar op verskillende kenmerkende skale, terwyl geïdentifiseerde sleutelprosesse, bv. die gebruik van meerveranderlike statistieke, dié is wat resoneer met die metingskaal van die studie. Dit wil sê, inligting wat opgetel word, word verdun deur die metingskaal, eerder as die intrinsieke kruisskaalmeganisme. Hierdie bevinding bring baie streeksbestuurbeplanningspraktyke wat gebaseer is op die opskaalse ekstrapolasie van plaaslike skaalstudies in twyfel.

Die twee dominante teorieë oor die ontwikkeling en struktuur van gemeenskappe is nis- en neutrale teorie. Nisteorie verduidelik die struktuur van gemeenskappe deur die verband tussen spesie-eienskappe en habitatkenmerke te gebruik. Intussen neem neutrale teorie 'n vaste spesiepoel aan in die afwesigheid van spesiasie en inval, en beskou alle spesies as ekologies ekwivalent, met stogastiese verspreiding en ekologiese drywing as die enigste prosesse wat gemeenskapsstruktuur bepaal. Ten spyte van teenstrydige menings oor die waarde van neutrale teorie, word dit nou algemeen aanvaar dat neutrale en nisprosesse in natuurlike gemeenskappe interaksie het en albei bydra tot die struktuur van spesie-samestellings. Die relatiewe rolle van neutrale en nisprosesse verskil oor ruimtelik-temporale skale, en die modellering van hierdie prosesse in kombinasie verteenwoordig biologiese patrone beter as neutrale of nismodelle alleen.