资源利用可塑性驱动微生物群落中性状与结构的因果关联

【字体: 时间:2025年07月19日 来源:Proceedings of the National Academy of Sciences 9.4

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  研究人员通过构建包含资源利用可塑性的消费者-资源模型,揭示了性状与相对丰度的动态反馈机制。该研究突破性地发现:初始性状比平衡态性状更能预测物种丰度,且可塑性速率调控性状-丰度耦合强度,为解释生态等效性与性状-丰度关系的共存提供了新范式。

  

这项研究破解了生态学核心谜题——物种性状与相对丰度的因果关系。通过创新的消费者-资源模型(consumer-resource model),团队引入资源利用可塑性(resource-use plasticity)这一关键机制:微生物通过动态调整生理资源获取装置的投资策略,实现生长最优化。

令人惊讶的是,模型显示塑料性物种会自发形成"最小化竞争相似性vs最大化资源利用效率"的权衡,这种权衡竟能促进非塑料物种的共存,展现出竞争互作中涌现的促进效应(facilitation)。更反直觉的是,物种初始性状比其平衡态性状更具预测力——这暗示瞬态生态进化动态(transient ecoevolutionary dynamics)才是驱动群落构建的真正推手。

研究揭示可塑性速率如同"调控旋钮":快速可塑性导致性状与丰度强耦合,而慢速可塑性使群落呈现中性动态(neutral dynamics)。这一发现完美调和了生态学两大对立范式——既解释了平衡态下"生态等效性"(ecological equivalence)的观测现象,又阐明了强性状-丰度关系的形成机制。该框架为理解从肠道菌群到土壤微生物的群落组装规律提供了普适性理论工具。

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