种内竞争调控下非对称育幼传粉互利系统的稳定性机制研究

《Journal of Theoretical Biology》：Intraspecific competition can stabilize asymmetric nursery pollination mutualisms

本文通过动态模型揭示种内竞争（intraspecific competition）对非对称互利系统（asymmetric mutualisms）稳定性的调控作用，提出互利共生耐受区间（tolerance range）概念，为解析植物-传粉者协同进化提供理论框架。

　　

Highlight

这些结果强调了种内竞争和宿主植物与共生体之间利益非对称程度在稳定互利共生中的作用。

Discussion

育幼型互利共生（nursery mutualisms）中互利者的稳定性和资源分配历来备受关注。一些负反馈相互作用，如竞争（competition）、捕食（predation）、寄生（parasitism）和宿主制裁（host sanctions），已被证明能通过抑制互利者种群过度增长来促进稳定性。我们的研究通过量化非对称耐受边界（tolerance boundaries），为理解为何某些育幼传粉互利系统保持稳定而其他系统演变为寄生关系提供了新视角。

模型分析

我们首先考虑植物资源种内竞争和传粉者种内竞争缺失的情况（即c=0, w=0）。此时模型（公式1）描述了互利者之间的基础互利关系。该基础互利系统存在一个灭绝平衡点(0,0)和唯一内部平衡点x* = δ/[an((ε-δv+δu)p-δu)] 与 y* = γ[1+au(1-p)nx+avpnx]/[εa(1-p)n]（当p > δu/(ε-δv+δu) 且 ε > δv时成立），否则无内部平衡点（见补充材料S3）。稳定性分析表明，该内部平衡点总是不稳定（见补充材料S3），意味着在没有种内竞争调节的情况下，互利系统无法维持稳定共存。