生态入侵理论及其对生态-进化动力学的影响

预测物种入侵的结果是生态学的核心目标，由于生态反馈，这一任务变得尤为困难。为了解决这个问题，我们开发了一个适用于各种生态模型的通用生态入侵理论：包括 Lotka-Volterra 模型、消费者-资源模型和具有交叉喂养的模型。重要的是，我们的框架在入侵已进化（非随机）群落时仍然有效，并考虑了入侵驱动的物种灭绝。我们推导了将入侵适应度与入侵者丰度、群落变化和灭绝概率相关联的解析表达式。这些结果可以通过我们称之为“修饰入侵适应度”的新量来理解，该量通过纳入生态反馈扩展了传统的入侵适应度概念。我们应用我们的理论，通过一系列突变体入侵来分析短期进化动力学，这些突变体的特征与现有的亲本相关。我们证明，一般情况下，突变体和亲本可以共存，通常是通过驱动低丰度物种的灭绝来实现的。我们利用从植物到微生物原生生物的生态系统的实验数据集验证了理论预测。我们的工作突出了生态反馈在塑造群落对入侵和突变的响应中的核心作用，表明亲本-突变体共存普遍存在于生态-进化动力学中。