การเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองคือ การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ ฉับพลัน และต่อเนื่องในโครงสร้างและหน้าที่ของระบบนิเวศสภาพภูมิอากาศระบบการเงินหรือระบบที่ซับซ้อน อื่น ๆ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}ระบอบการปกครองคือพฤติกรรมลักษณะเฉพาะของระบบซึ่งได้รับการรักษาไว้โดยกระบวนการหรือปฏิกิริยาตอบกลับ ที่เสริมซึ่งกันและกัน ระบอบการปกครองถือว่าคงอยู่เมื่อเทียบกับช่วงเวลาที่การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น การเปลี่ยนแปลงของระบอบการปกครอง หรือการเปลี่ยนแปลง มักเกิดขึ้นเมื่อการเปลี่ยนแปลงอย่างราบรื่นในกระบวนการภายใน ( ปฏิกิริยาตอบกลับ ) หรือการรบกวนเพียงครั้งเดียว (การกระแทกจากภายนอก) กระตุ้นให้เกิดพฤติกรรมของระบบที่แตกต่างไปโดยสิ้นเชิง^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}แม้ว่าการเปลี่ยนแปลงที่ไม่เป็นเชิงเส้น ดังกล่าว จะได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางในสาขาวิชาต่างๆ ตั้งแต่อะตอมไปจนถึงพลวัตของสภาพภูมิอากาศ^{[ 9 ]}การเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองก็มีความสำคัญมากขึ้นในนิเวศวิทยา เนื่องจากสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อการไหลเวียนของบริการระบบนิเวศที่สังคมพึ่งพา^{[ 4 ] [ 10 ]}เช่น การจัดหาอาหาร น้ำสะอาด หรือการควบคุมสภาพภูมิอากาศ ยิ่งไปกว่านั้น คาดว่าการเกิดการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองจะเพิ่มขึ้นเมื่ออิทธิพลของมนุษย์ต่อโลกเพิ่มมากขึ้น – ยุคแอนโทรโปซีน^{[ 11 ]}  – รวมถึงแนวโน้มปัจจุบันของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เกิดจากมนุษย์และการสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพ [ ^{12 ] เมื่อ}การเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองเกี่ยวข้องกับจุดวิกฤตหรือจุดแยกสาขาอาจเรียกได้ว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ^{[ 3 ]}

นักวิชาการให้ความสนใจในระบบที่มีการเปลี่ยนแปลงแบบไม่เชิงเส้นมาเป็นเวลานานแล้ว ตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 นักคณิตศาสตร์ได้พัฒนาแนวคิดและทฤษฎีมากมายสำหรับการศึกษาปรากฏการณ์ดังกล่าวโดยอาศัยการศึกษาพลวัตของระบบที่ไม่เชิงเส้น การวิจัยนี้ได้นำไปสู่การพัฒนาแนวคิดต่างๆ เช่นทฤษฎีหายนะซึ่งเป็นสาขาหนึ่งของทฤษฎีการแตกแขนงในระบบพลวัต

ในทางนิเวศวิทยา แนวคิดเรื่องระบบที่มีระบอบการปกครองหลายแบบ โดเมนแห่งแรงดึงดูดที่เรียกว่าสถานะเสถียรทางเลือกเพิ่งเกิดขึ้นในช่วงปลายทศวรรษที่ 1960 โดยอิงจากการพิจารณาครั้งแรกเกี่ยวกับความหมายของความเสถียรในระบบนิเวศโดยRichard Lewontin ^{[ 1 ]}และCrawford "Buzz" Holling [ ^{2 ] งาน}แรกเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองในระบบนิเวศนั้นทำในระบบนิเวศที่หลากหลาย และรวมถึงงานสำคัญโดย Noy-Meir (1975) ในระบบการเลี้ยงสัตว์ [ ^{13 ]} May (1977) ในระบบการเลี้ยงสัตว์ระบบการเก็บเกี่ยว ศัตรู พืชและระบบ โฮสต์ -ปรสิต^{[ 14 ] Jones และ Walters (} 1976) กับระบบการประมง^{[ 15 ]}และ Ludwig et al. (1978) กับการระบาดของ แมลง ^{[ 16 ]}

ความพยายามในช่วงแรกๆ เหล่านี้ในการทำความเข้าใจการเปลี่ยนแปลงระบอบถูกวิพากษ์วิจารณ์ถึงความยากลำบากในการแสดงให้เห็นถึงเสถียรภาพสองสถานะ การพึ่งพาแบบจำลองการจำลอง และการขาดข้อมูลระยะยาวที่มีคุณภาพสูง^{[ 17 ]}อย่างไรก็ตาม ในช่วงทศวรรษ 1990 มีการรวบรวมหลักฐานที่สำคัญมากขึ้นเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงระบอบสำหรับป่าสาหร่ายทะเลแนวปะการัง พื้นที่ แห้งแล้งและทะเลสาบตื้น งานนี้ทำให้เกิดการฟื้นฟูการวิจัยเกี่ยวกับการจัดระเบียบระบบนิเวศใหม่และการชี้แจงแนวคิดที่ส่งผลให้เกิดกรอบแนวคิดการเปลี่ยนแปลงระบอบในช่วงต้นทศวรรษ 2000 ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

นอกเหนือจากสาขานิเวศวิทยาแล้ว แนวคิดเรื่องการเปลี่ยนแปลงที่ไม่เป็นเชิงเส้นที่คล้ายคลึงกันนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นในสาขาวิชาการอื่นๆ ตัวอย่างเช่นสถาบันนิยมเชิงประวัติศาสตร์ในรัฐศาสตร์สังคมวิทยาและเศรษฐศาสตร์ซึ่งใช้แนวคิดต่างๆ เช่นการพึ่งพาเส้นทางและจุดเปลี่ยนที่สำคัญ เพื่ออธิบายปรากฏการณ์ที่ผลลัพธ์ของระบบถูกกำหนดโดยประวัติศาสตร์หรือเงื่อนไขเริ่มต้น และขอบเขตการดึงดูดของระบบได้รับการเสริมแรงด้วยกลไกป้อนกลับ แนวคิดต่างๆ เช่นระบอบสถาบันระหว่างประเทศการเปลี่ยนผ่านทางสังคมและเทคโนโลยี และผลตอบแทนที่เพิ่มขึ้นมีพื้นฐานทางญาณวิทยาที่คล้ายคลึงกับการเปลี่ยนแปลงระบอบ และใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่คล้ายคลึงกัน

ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา การวิจัยเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองได้เติบโตขึ้นอย่างรวดเร็ว บทความทางวิชาการที่รายงานโดยISI Web of Knowledgeเพิ่มขึ้นจากน้อยกว่า 5 เรื่องต่อปี ก่อนปี 1990 เป็นมากกว่า 300 เรื่องต่อปี ตั้งแต่ปี 2007 ถึง 2011 อย่างไรก็ตาม การประยุกต์ใช้แนวคิดที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่

แม้ว่าจะไม่มีข้อตกลงเกี่ยวกับนิยามเดียว แต่ความแตกต่างเล็กน้อยระหว่างนิยามต่างๆ นั้นอยู่ที่ความหมายของความเสถียร  ซึ่งเป็นมาตรวัดว่าระบอบนั้นเป็นอย่างไร และความหมายของการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลัน ทั้งสองอย่างขึ้นอยู่กับนิยามของระบบที่กำลังศึกษา ดังนั้นจึงเป็นเรื่องที่สัมพันธ์กัน ในท้ายที่สุดแล้วมันเป็นเรื่องของขนาดการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่เป็นการเปลี่ยนแปลงระบอบในระดับเวลาทางธรณีวิทยาในขณะที่วิกฤตการณ์ทางการเงินหรือการระบาดของศัตรูพืชเป็นการเปลี่ยนแปลงระบอบที่ต้องใช้การตั้งค่าพารามิเตอร์ที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง

เพื่อที่จะนำแนวคิดไปใช้กับปัญหาเฉพาะเจาะจง จำเป็นต้องจำกัดขอบเขตของพลวัตในเชิงแนวคิดโดยการกำหนดหมวดหมู่การวิเคราะห์ เช่น มาตราส่วนเวลาและพื้นที่ ช่วงของการเปลี่ยนแปลง และ กระบวนการ ภายนอก / ภายในตัวอย่างเช่น ในขณะที่สำหรับนักสมุทรศาสตร์ ระบอบการปกครองจะต้องคงอยู่อย่างน้อยหลายทศวรรษและควรรวมถึงความแปรปรวนของสภาพภูมิอากาศเป็นตัวขับเคลื่อน^{[ 17 ]}สำหรับนักชีววิทยาทางทะเล ระบอบการปกครองที่มีระยะเวลาเพียงห้าปีก็เป็นที่ยอมรับได้และอาจเกิดขึ้นได้จาก พลวัตของประชากรเท่านั้น^{[ 18 ]} ตารางที่ 1 รวบรวมคำจำกัดความของการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองใน วรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์ ล่าสุด จากนิเวศวิทยาและสาขาที่เกี่ยวข้องไว้ ( ซึ่งไม่ได้ครอบคลุมทั้งหมด)

ตารางที่ 1. คำจำกัดความของการเปลี่ยนแปลงระบอบและการปรับเปลี่ยนที่ใช้ในการประยุกต์ใช้แนวคิดนี้กับคำถามวิจัยเฉพาะเรื่องจากวรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์ที่ตีพิมพ์ระหว่างปี 2547 ถึง 2552

พื้นฐานทางทฤษฎีของการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองได้รับการพัฒนามาจากคณิตศาสตร์ของระบบที่ไม่เป็นเชิงเส้น กล่าวโดยสรุป การเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองอธิบายถึงพลวัตที่มีลักษณะเฉพาะคือ การรบกวนเล็กน้อยสามารถก่อให้เกิดผลกระทบใหญ่หลวงได้ ในสถานการณ์เช่นนี้ แนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับสัดส่วนระหว่างปัจจัยนำเข้าและผลลัพธ์ของระบบจึงไม่ถูกต้อง ในทางกลับกัน แนวคิดการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองยังเน้นถึงความยืดหยุ่นของระบบด้วย โดยชี้ให้เห็นว่าในบางสถานการณ์ การจัดการหรือผลกระทบจากมนุษย์อย่างมากอาจมีผลกระทบต่อระบบเพียงเล็กน้อย การเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองนั้นยากที่จะย้อนกลับ และในบางกรณีอาจย้อนกลับไม่ได้เลย แนวคิดการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองเปลี่ยนความสนใจในการวิเคราะห์จากความเป็นเชิงเส้นและความสามารถในการคาดการณ์ ไปสู่การจัดระเบียบใหม่และความประหลาดใจ ดังนั้น แนวคิดการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองจึงเป็นกรอบการทำงานเพื่อสำรวจพลวัตและคำอธิบายเชิงสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงที่ไม่เป็นเชิงเส้นในธรรมชาติและสังคม

การเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองเกิดขึ้นได้จากสองสาเหตุหลัก คือ การอ่อนแอลงของกระบวนการภายในที่ช่วยรักษาเสถียรภาพ ( กลไกป้อนกลับ  ) หรือจากแรงกระแทกภายนอกที่เกินขีดความสามารถในการรักษาเสถียรภาพของระบบ

ระบบที่มีแนวโน้มที่จะเกิดการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองสามารถแสดงการเปลี่ยนแปลงได้ 3 ประเภทที่แตกต่างกัน ได้แก่ การเปลี่ยนแปลงแบบราบเรียบ การเปลี่ยนแปลงแบบฉับพลัน หรือการเปลี่ยนแปลงแบบไม่ต่อเนื่อง^{[ 6 ]}ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าของกระบวนการที่กำหนดระบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งปฏิสัมพันธ์ระหว่างกระบวนการเร็วและกระบวนการช้าของระบบ การเปลี่ยนแปลงแบบราบเรียบสามารถอธิบายได้ด้วยความสัมพันธ์แบบกึ่งเชิงเส้นระหว่างกระบวนการเร็วและกระบวนการช้า การเปลี่ยนแปลงแบบฉับพลันแสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ที่ไม่เป็นเชิงเส้นระหว่างตัวแปรเร็วและตัวแปรช้า ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงแบบไม่ต่อเนื่องมีลักษณะเฉพาะด้วยความแตกต่างในวิถีของตัวแปรเร็วเมื่อตัวแปรช้าเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับเมื่อตัวแปรช้าลดลง^{[ 17 ]} กล่าวอีกนัยหนึ่ง จุดที่ระบบพลิกจากระบอบการปกครองหนึ่งไปยังอีกระบอบการปกครองหนึ่งจะแตกต่างจากจุดที่ระบบพลิกกลับ ระบบที่แสดงการเปลี่ยนแปลงประเภทสุดท้ายนี้แสดงให้เห็นถึงภาวะฮิสเทอรีซิส ระบบฮิสเทอรีซิสมีคุณสมบัติที่สำคัญ 2 ประการ ประการแรก การกลับทิศทางของการเปลี่ยนแปลงแบบไม่ต่อเนื่องต้องให้ระบบเปลี่ยนกลับไปผ่านเงื่อนไขที่การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นครั้งแรก^{[ 5 ]}สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของระบบจะเปลี่ยนแปลงกระบวนการป้อนกลับที่รักษาระบบให้อยู่ในระบอบการปกครองเฉพาะ^{[ 22 ]}ประการที่สอง ฮิสเทอรีซิสช่วยเพิ่มบทบาทของประวัติศาสตร์ในระบบอย่างมาก และแสดงให้เห็นว่าระบบมีความทรงจำ กล่าวคือ พลวัตของระบบได้รับการกำหนดรูปแบบโดยเหตุการณ์ในอดีต

เงื่อนไขที่ระบบเปลี่ยนพลวัตจากชุดกระบวนการหนึ่งไปเป็นอีกชุดหนึ่งมักเรียกว่าเกณฑ์ ตัวอย่างเช่น ในทางนิเวศวิทยา เกณฑ์คือจุดที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันในคุณภาพ คุณสมบัติ หรือปรากฏการณ์ของระบบนิเวศ หรือจุดที่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในตัวขับเคลื่อนสิ่งแวดล้อมทำให้เกิดการตอบสนองขนาดใหญ่ในระบบนิเวศ^{[ 23 ]}อย่างไรก็ตาม เกณฑ์เป็นฟังก์ชันของพารามิเตอร์ที่โต้ตอบกันหลายตัว ดังนั้นจึงเปลี่ยนแปลงไปตามเวลาและพื้นที่ ด้วยเหตุนี้ ระบบเดียวกันจึงสามารถแสดงการเปลี่ยนแปลงที่ราบรื่น ฉับพลัน หรือไม่ต่อเนื่องได้ ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าของพารามิเตอร์ อย่างไรก็ตาม เกณฑ์จะปรากฏเฉพาะในกรณีที่การเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันและไม่ต่อเนื่องเป็นไปได้เท่านั้น

หลักฐานเชิงประจักษ์ได้เข้ามาเสริมงานวิจัยเชิงแบบจำลองเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงระบอบนิเวศวิทยามากขึ้นเรื่อยๆ งานวิจัย ในช่วงแรกเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงระบอบนิเวศวิทยา พัฒนาขึ้นจากแบบจำลองด้านการล่าเหยื่อ การกินพืช การประมง และพลวัตการระบาดของแมลงศัตรูพืช ตั้งแต่ทศวรรษ 1980 เป็นต้นมา การพัฒนาแบบจำลองเพิ่มเติมได้รับการเสริมด้วยหลักฐานเชิงประจักษ์เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงระบอบนิเวศวิทยาจากระบบนิเวศต่างๆเช่น ป่าสาหร่ายทะเลแนวปะการังพื้นที่แห้งแล้งและทะเลสาบ

นักวิชาการได้รวบรวมหลักฐานเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองในระบบนิเวศที่หลากหลายและในหลายระดับ ตัวอย่างเช่น ในระดับท้องถิ่น ตัวอย่างหนึ่งที่ได้รับการบันทึกไว้อย่างดีที่สุดคือการรุกรานของพืชไม้ซึ่งเชื่อกันว่าเป็นไปตามพลวัตการเปลี่ยนแปลงที่ราบรื่น^{[ 7 ]}การรุกรานของพืชไม้หมายถึงการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในอัตราการกินพืชที่สามารถเปลี่ยนพื้นที่แห้งแล้งจากระบอบการปกครองที่ปกคลุมด้วยหญ้าไปสู่ทุ่งหญ้าสะวันนาที่ปกคลุมด้วยไม้ การรุกรานได้รับการบันทึกว่าส่งผลกระทบต่อบริการระบบนิเวศที่เกี่ยวข้องกับการเลี้ยงปศุสัตว์ในทุ่งหญ้าสะวันนาชื้นในแอฟริกาและอเมริกาใต้^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]}ในระดับภูมิภาค พื้นที่ป่าฝนในอเมซอนและเอเชียตะวันออกเชื่อว่ามีความเสี่ยงที่จะเปลี่ยนไปสู่ระบอบทุ่งหญ้าสะวันนาเนื่องจากการอ่อนตัวลงของ กลไกป้อนกลับ การหมุนเวียนความชื้นที่เกิดจากการตัดไม้ทำลายป่า^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]}การเปลี่ยนแปลงจากป่าเป็นทุ่งหญ้าสะวันนาอาจส่งผลกระทบต่อการจัดหาอาหาร น้ำจืด การควบคุมสภาพภูมิอากาศ และการสนับสนุนความหลากหลายทางชีวภาพ ในระดับโลก การถอยร่นของแผ่นน้ำแข็งอาร์กติกที่เร็วขึ้นในช่วงฤดูร้อนกำลังเสริมภาวะโลกร้อนผ่านกลไกป้อนกลับของค่าอัลเบโด ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อระดับน้ำทะเลและการควบคุมสภาพภูมิอากาศทั่วโลก

ระบบนิเวศทางน้ำได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางในการค้นหาการเปลี่ยนแปลงของระบบนิเวศ ทะเลสาบทำหน้าที่เหมือนระบบนิเวศขนาดเล็ก (เกือบเป็นระบบปิด ) ซึ่งช่วยให้สามารถทำการทดลองและรวบรวมข้อมูลได้ในระดับหนึ่ง^{[ 2 ] [ 33 ] [ 34 ]}ภาวะยูโทรฟิเคชันเป็นการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันจากน้ำใสไปสู่น้ำขุ่น ซึ่งได้รับการบันทึกไว้อย่างดี ส่งผลให้เกิดการแพร่กระจายของสาหร่ายพิษและลดผลผลิตของปลาในทะเลสาบและระบบนิเวศชายฝั่ง^{[ 33 ] [ 35 ] [ 36 ]} ภาวะ ยูโทรฟิเคชันเกิดจากการป้อนสารอาหาร โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารอาหารที่มาจากปุ๋ยที่ใช้ในการเกษตร เป็นตัวอย่างของการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ต่อเนื่องที่มีภาวะฮิสเทอรีซิส เมื่อทะเลสาบเปลี่ยนไปเป็นน้ำขุ่นแล้ว กลไกป้อนกลับใหม่ของการรีไซเคิลฟอสฟอรัสจะรักษาระบบให้อยู่ในสภาวะยูโทรฟิเคชันแม้ว่าการป้อนสารอาหารจะลดลงอย่างมากก็ตาม

อีกตัวอย่างหนึ่งที่ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางในระบบน้ำและทะเลคือ การลดลง ของระดับโภชนาการในห่วงโซ่อาหารโดยปกติแล้วหมายถึงการเปลี่ยนแปลงจากระบบนิเวศที่ถูกครอบงำโดยปลาล่าเหยื่อ จำนวนมาก ไปสู่ระบบที่ถูกครอบงำโดยกลุ่มโภชนาการที่ต่ำกว่า เช่นสัตว์กิน แพลงก์ตอนในทะเลเปิด (เช่น แมงกะพรุน) ^{[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]}ห่วงโซ่อาหารที่ได้รับผลกระทบมักมีผลกระทบต่อผลผลิตทางการประมง ความเสี่ยงที่สำคัญของภาวะยูโทรฟิเค ชัน ภาวะขาดออกซิเจนการรุกรานของสายพันธุ์ต่างถิ่น และผลกระทบต่อคุณค่าด้านการพักผ่อนหย่อนใจ ภาวะขาดออกซิเจน หรือการพัฒนาของสิ่งที่เรียกว่าเขตมรณะ เป็นการเปลี่ยนแปลงระบอบอีกอย่างหนึ่งในสภาพแวดล้อมทางน้ำและชายฝั่งทะเล ภาวะขาดออกซิเจน เช่นเดียวกับภาวะยูโทรฟิเคชัน เกิดจากการป้อนสารอาหารจากแหล่งกำเนิดของมนุษย์ แต่ยังเกิดจากแหล่งกำเนิดตามธรรมชาติในรูปแบบของการไหลขึ้นของน้ำด้วย ในความเข้มข้นของสารอาหารสูง ระดับออกซิเจนที่ละลายจะลดลง ทำให้สิ่งมีชีวิตในน้ำส่วนใหญ่ไม่สามารถดำรงชีวิตได้^{[ 42 ]}ผลกระทบต่อบริการของระบบนิเวศ ได้แก่ การล่มสลายของอุตสาหกรรมประมงและการผลิตก๊าซพิษที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์

ในระบบนิเวศทางทะเล มีการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองที่ได้รับการศึกษาอย่างดีสองแบบเกิดขึ้นในแนวปะการังและป่าสาหร่ายทะเลแนวปะการังเป็นโครงสร้างสามมิติที่ทำหน้าที่เป็นแหล่งที่อยู่อาศัยของความหลากหลายทางชีวภาพทางทะเล แนวปะการังที่ประกอบด้วยปะการังแข็งเป็นหลักสามารถเปลี่ยนไปสู่ระบอบการปกครองที่ประกอบด้วยสาหร่ายเนื้อ นุ่มเป็นหลัก ^{[ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]}แต่ก็มีรายงานว่าสามารถเปลี่ยนไปสู่ระบอบการปกครองที่ประกอบด้วยปะการังอ่อน ปะการังรูปร่างคล้ายปะการัง พื้นที่รกร้างที่มีเม่นทะเล หรือฟองน้ำเป็นหลักได้เช่นกัน^{[ 18 ] [ 48 ]}มีรายงานว่าการเปลี่ยนแปลงของแนวปะการังส่งผลกระทบต่อบริการของระบบนิเวศ เช่น การตรึงแคลเซียม การทำความสะอาดน้ำ การสนับสนุนความหลากหลายทางชีวภาพ ผลผลิตทางการประมง การป้องกันชายฝั่ง และบริการด้านนันทนาการ^{[ 49 ] [ 50 ]}ในทางกลับกันป่าสาหร่ายทะเลเป็นระบบนิเวศทางทะเลที่มีผลผลิตสูง พบได้ในเขตอบอุ่นของมหาสมุทร ป่าสาหร่ายทะเลมีลักษณะเด่นคือมีสาหร่ายสีน้ำตาลขนาดใหญ่เป็นองค์ประกอบหลัก และเป็นแหล่งรวมความหลากหลายทางชีวภาพสูง โดยให้บริการระบบนิเวศที่เป็นประโยชน์ต่อทั้งอุตสาหกรรมเครื่องสำอางและการประมง บริการเหล่านี้จะลดลงอย่างมากเมื่อป่าสาหร่ายทะเลเปลี่ยนไปเป็นระบบนิเวศที่ปราศจากเม่นทะเล ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการปล่อยสารอาหารจากชายฝั่งและการจับปลามากเกินไป การจับปลามากเกินไปและการเก็บเกี่ยวสัตว์ผู้ล่าที่สำคัญ เช่นนากทะเล มากเกินไป ก่อให้เกิด แรงกดดัน จากด้านบนลงล่างต่อระบบ แรงกดดันจากด้านล่างขึ้นบนเกิดจากมลพิษทางสารอาหาร^{[ 51 ] [ 52 ] [ 53 ] [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ]}

การเกิดดินเค็มเป็นตัวอย่างของการเปลี่ยนแปลงระบอบที่รู้จักกันดีในระบบบนบก สาเหตุมาจากการกำจัดพืชที่มีรากลึกและการชลประทาน ซึ่งทำให้ระดับน้ำใต้ดินสูงขึ้นและความเค็มของผิวดินเพิ่มขึ้น เมื่อระบบพลิกผัน บริการของระบบนิเวศที่เกี่ยวข้องกับการผลิตอาหาร ทั้งพืชผลและปศุสัตว์ จะลดลงอย่างมาก^{[ 57 ]}การเสื่อมโทรม ของพื้นที่ แห้งแล้ง หรือที่รู้จักกันในชื่อการกลายเป็น ทะเลทราย เป็นการเปลี่ยนแปลงระบอบที่รู้จักกันดีแต่ยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่การเสื่อมโทรมของพื้นที่แห้งแล้งเกิดขึ้นเมื่อการสูญเสียพืชพรรณเปลี่ยนระบบนิเวศจากที่มีพืชปกคลุมไปเป็นพื้นที่ที่มีดินเปล่าปกคลุมเป็นหลัก แม้ว่าการเปลี่ยนแปลงนี้จะถูกเสนอว่าเกิดจากปัจจัยหลายอย่างรวมกัน เช่น การทำฟาร์มและการเลี้ยงปศุสัตว์ การสูญเสียประเพณีกึ่งเร่ร่อน การขยายโครงสร้างพื้นฐาน การลดความยืดหยุ่นในการจัดการ และปัจจัยทางเศรษฐกิจอื่นๆ แต่ก็ยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ เพราะเป็นการยากที่จะระบุว่ามีการเปลี่ยนแปลงระบอบเกิดขึ้นจริงหรือไม่ และปัจจัยใดเป็นสาเหตุ ตัวอย่างเช่น ความยากจนถูกเสนอว่าเป็นตัวขับเคลื่อนของการเสื่อมโทรมของพื้นที่แห้งแล้ง แต่การศึกษาต่างๆ ก็พบหลักฐานที่ขัดแย้งกันอย่างต่อเนื่อง^{[ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]}บริการระบบนิเวศที่ได้รับผลกระทบจากการเสื่อมโทรมของพื้นที่แห้งแล้งมักจะรวมถึงผลผลิตชีวมวลต่ำ ซึ่งส่งผลให้การจัดหาและการสนับสนุนบริการด้านการเกษตรและวัฏจักรน้ำลดลง

ภูมิภาคขั้วโลกเป็นจุดสนใจของการวิจัยที่ตรวจสอบผลกระทบของภาวะโลกร้อน การเปลี่ยนแปลงระบอบในภูมิภาคขั้วโลก ได้แก่ การละลายของแผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์และการล่มสลายที่อาจเกิดขึ้นของ ระบบ การไหลเวียนของกระแสน้ำตามอุณหภูมิและความเค็ม ในขณะที่การละลายของแผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์เกิดจากภาวะโลกร้อนและคุกคามชายฝั่งทั่วโลกด้วยระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้น การล่มสลายของระบบการไหลเวียนของกระแสน้ำตามอุณหภูมิและความเค็มเกิดจากการเพิ่มขึ้นของน้ำจืดในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือ ซึ่งส่งผลให้การขนส่งน้ำที่ขับเคลื่อนด้วยความหนาแน่นระหว่างเขตร้อนและเขตขั้วโลกอ่อนลง^{[ 62 ] [ 63 ]}การเปลี่ยนแปลงระบอบทั้งสองมีผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อความหลากหลายทางชีวภาพทางทะเล วัฏจักรของน้ำ ความมั่นคงของที่อยู่อาศัยและโครงสร้างพื้นฐาน และการควบคุมสภาพภูมิอากาศ รวมถึงบริการระบบนิเวศอื่นๆ

การใช้วิธีการทางสถิติที่เป็นที่รู้จักกันดีในปัจจุบัน เช่นค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานเฉลี่ยการวิเคราะห์ส่วนประกอบหลักหรือเครือข่ายประสาทเทียม^{[ 64 ] [ 20 ]}สามารถตรวจจับได้ว่ามีการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองเกิดขึ้นหรือไม่ การวิเคราะห์ดังกล่าวต้องใช้ชุดข้อมูลระยะยาว และต้องมีการข้ามเกณฑ์ที่กำลังศึกษา^{[ 20 ]}ดังนั้น คำตอบจะขึ้นอยู่กับคุณภาพของข้อมูล เป็นการวิเคราะห์ที่ขับเคลื่อนด้วยเหตุการณ์ และอนุญาตให้สำรวจเฉพาะแนวโน้มในอดีตเท่านั้น

นักวิชาการบางคนโต้แย้งโดยอาศัยการวิเคราะห์ทางสถิติของอนุกรมเวลาว่าปรากฏการณ์บางอย่างไม่สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงระบอบ^{[ 65 ] [ 66 ] [ 67 ] [ 68 ]}อย่างไรก็ตาม การปฏิเสธทางสถิติของสมมติฐานที่ว่าระบบมีตัวดึงดูดหลายตัวไม่ได้หมายความว่าสมมติฐานว่างเป็นจริง^{[ 6 ]}ในการทำเช่นนั้น จำเป็นต้องพิสูจน์ว่าระบบมีตัวดึงดูดเพียงตัวเดียว กล่าวอีกนัยหนึ่ง หลักฐานที่ว่าข้อมูลไม่ได้แสดงให้เห็นถึงระบอบหลายแบบไม่ได้ตัดความเป็นไปได้ที่ระบบจะเปลี่ยนไปสู่ระบอบอื่นในอนาคต ยิ่งไปกว่านั้น ในการตัดสินใจด้านการจัดการ การสมมติว่าระบบมีระบอบเดียวอาจมีความเสี่ยง เมื่อระบอบทางเลือกที่เป็นไปได้มีผลกระทบเชิงลบอย่างมาก^{[ 6 ]}

ในทางกลับกัน คำถามที่เกี่ยวข้องมากกว่า "เกิดการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองขึ้นหรือไม่" คือ "ระบบมีแนวโน้มที่จะเกิดการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองหรือไม่" คำถามนี้มีความสำคัญเพราะถึงแม้ว่าในอดีตจะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างราบรื่น แต่พลวัตของระบบอาจเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันหรือไม่ต่อเนื่องในอนาคต ขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าพารามิเตอร์ คำถามดังกล่าวได้รับการสำรวจแยกกันในสาขาวิชาต่างๆ สำหรับระบบต่างๆ ซึ่งผลักดันการพัฒนาวิธีการไปข้างหน้า (เช่น การเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองในมหาสมุทรที่ขับเคลื่อนด้วยสภาพภูมิอากาศ^{[ 66 ]}หรือความเสถียรของห่วงโซ่อาหาร^{[ 69 ] [ 70 ]} ) และยังคงเป็นแรงบันดาลใจให้เกิดการวิจัยใหม่ๆ อย่างต่อเนื่อง

การวิจัยเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงระบอบกำลังเกิดขึ้นในระบบนิเวศหลายแห่งและในหลายระดับ พื้นที่การวิจัยใหม่ๆ ได้แก่ การเตือนภัยล่วงหน้าเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงระบอบ และรูปแบบการสร้างแบบจำลองใหม่ๆ

ความพยายามอย่างมากได้ถูกดำเนินการเพื่อระบุสัญญาณเตือนล่วงหน้าของการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ^{[ 73 ] [ 74 ] [ 75 ] [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ] [ 79 ] [ 80 ]}ระบบที่เข้าใกล้จุดแยกสาขาจะแสดงพฤติกรรมลักษณะเฉพาะที่เรียกว่าการชะลอตัววิกฤต ซึ่งนำไปสู่การฟื้นตัวที่ช้าลงเรื่อยๆ จากการรบกวน ในทางกลับกัน สิ่งนี้อาจนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความสัมพันธ์อัตโนมัติ (เชิงพื้นที่หรือเชิงเวลา) และความแปรปรวน ในขณะที่สเปกตรัมความแปรปรวนมีแนวโน้มที่จะลดลงที่ความถี่^{[ 74 ] [ 77 ] [ 78 ]}และ 'ทิศทางของการชะลอตัววิกฤต' ในพื้นที่สถานะของระบบอาจบ่งชี้ถึงสถานะในอนาคตของระบบเมื่อการป้อนกลับเชิงลบที่ล่าช้าซึ่งนำไปสู่พลวัตแบบสั่นหรือแบบซับซ้อนอื่นๆ อ่อนแอ^{[ 71 ]}นักวิจัยได้สำรวจสัญญาณเตือนล่วงหน้าในทะเลสาบ พลวัตของสภาพภูมิอากาศ^ป่าฝนอเมซอน [ ^{81 ]}ป่าไม้ทั่วโลก^{[ 72 ]}ห่วงโซ่อาหาร การเปลี่ยนแปลงสู่พื้นที่แห้งแล้ง และอาการชัก^{[ 74 ]}

ยังไม่ชัดเจนว่าสัญญาณดังกล่าวทำงานได้ดีเพียงใดสำหรับการเปลี่ยนแปลงระบอบทั้งหมด และสัญญาณเตือนล่วงหน้าจะให้เวลาเพียงพอในการแก้ไขการจัดการที่เหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงหรือไม่^{[ 82 ] [ 4 ]}นอกจากนี้ สัญญาณเตือนล่วงหน้ายังขึ้นอยู่กับชุดข้อมูลที่มีคุณภาพดีซึ่งหาได้ยากในระบบนิเวศ อย่างไรก็ตาม นักวิจัยได้ใช้ข้อมูลคุณภาพสูงเพื่อทำนายการเปลี่ยนแปลงระบอบในระบบนิเวศของทะเลสาบ^{[ 83 ]}การเปลี่ยนแปลงในรูปแบบเชิงพื้นที่ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้การเปลี่ยนแปลงระบอบก็กลายเป็นหัวข้อการวิจัยเช่นกัน^{[ 30 ] [ 84 ] [ 85 ]}

แนวทางการวิจัยอีกด้านหนึ่งคือการพัฒนาแนวทางใหม่ในการสร้างแบบจำลอง แบบจำลองไดนามิก [ ^{86 ] [ 87 ]}เครือข่ายความเชื่อแบบเบย์เซียน [ ^{88 ] ข้อมูล}ฟิชเชอร์ [ ^{89 ] และ}แผนที่ความรู้ความเข้าใจแบบฟัซซี^{[ 90 ] ถูกใช้เป็นเครื่องมือในการสำรวจพื้นที่เฟสที่การเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้น และทำความ เข้าใจ}พลวัตที่ควบคุมเกณฑ์ไดนามิก แบบจำลองเป็นการลดทอนความเป็นจริงอย่างมีประโยชน์ ซึ่งข้อจำกัดของแบบจำลองนั้นขึ้นอยู่กับความเข้าใจในปัจจุบันเกี่ยวกับระบบจริง รวมถึงสมมติฐานของผู้สร้างแบบจำลอง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับความสัมพันธ์เชิงสาเหตุและความแข็งแกร่งของผลตอบรับเพื่อที่จะจับภาพพลวัตการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครองที่อาจเกิดขึ้นได้ อย่างไรก็ตาม ความเข้าใจอย่างลึกซึ้งดังกล่าวมีอยู่เฉพาะในระบบที่มีการศึกษาอย่างละเอียด เช่น ทะเลสาบตื้น จำเป็นต้องมีการพัฒนาวิธีการเพื่อแก้ไขปัญหาข้อมูลอนุกรมเวลาที่จำกัดและความเข้าใจที่จำกัดเกี่ยวกับพลวัตของระบบในลักษณะที่จะช่วยให้สามารถระบุตัวขับเคลื่อนหลักของการเปลี่ยนแปลงระบอบการปกครอง ตลอดจนจัดลำดับความสำคัญของตัวเลือกการจัดการได้

หัวข้อการวิจัยใหม่ ๆ ที่กำลังเกิดขึ้น ได้แก่ บทบาทของการเปลี่ยนแปลงระบอบในระบบโลก ผลกระทบต่อเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงระบอบ และการเปลี่ยนแปลงระบอบในระบบสังคมและนิเวศวิทยา