对微生物群落动态的新见解

位于普伦的马克斯·普朗克进化生物学研究所理论生物学系的研究人员描述了最近发现的微生物群落动态机制，并用它来解释海洋浮游生物的经验模式。在那里，强烈而多样的相互作用，加上微弱的扩散，推动了一小部分非常丰富的物种的持续更替，因此成功是短暂的，每个物种在稀有性和优势性之间的交替是等效的。

微生物集体动力学研究小组的科学家们致力于了解所观察到的微生物生命形式的显着多样性的生态机制。正在讨论的一个重要假设是不同类群之间复杂的相互作用极大地影响微生物群落的组成。

然而，激烈的竞争通常会导致除少数物种之外的所有物种被排除在外，从而清楚地划分出生存斗争中的“赢家”和“输家”。

通过用 Lotka-Volterra 方程对无序且主要是竞争性相互作用的群落动态进行建模，研究人员发现，每当“失败者”被阻止灭绝并允许其以稀有的方式存在时，主导群落最终会被 。然后，“获胜”物种变得稀有，而以前稀有物种的一个子集的数量也急剧增加，尽管是短暂的。该研究已发表在《美国国家科学院院刊》上。

研究人员发现，哪个物种在什么时刻占主导地位本质上是不可预测的，而且物种在很大程度上是动态等效的。然而，即使物种之间最小的差异也会影响它们繁荣的可能性，这使得某些物种与其他物种相比往往更占主导地位或更稀有。

研究人员表明，这种混沌动态的基本特征可以通过一个更简单的单物种模型来捕捉，其中代表性的“焦点”物种将群落其他成员的波动视为噪音，其相关性反映了时间尺度的营业额。此外，该模型还产生物种丰度的幂律衰减，这种模式在海洋浮游生物群落中普遍存在。

这项研究的见解不仅揭示了能够维持高水平物种多样性的过程，而且还开辟了时间分辨环境记录分析的潜在应用，为未来的研究提供了重要推动力。