普适生态位几何支配生态系统对环境扰动的响应

生态系统如何响应环境扰动是生态学中的一个基本问题，由于物种与其环境之间存在强耦合，该问题极具挑战性。在此，我们引入了一个理论框架，用于计算广义消费者 - 资源模型中生态系统对环境扰动的稳态响应。我们的构建适用于广泛的系统类别，包括具有非互惠相互作用、交叉喂养以及非线性生长/消耗率的模型。在我们的框架内，所有生态变量被嵌入到四个不同的向量空间中，生态相互作用由这些空间之间的几何变换表示。我们表明，在稳态附近，此类几何变换直接将资源可用性和死亡率方面的环境扰动映射到生态位结构的偏移。我们在多种情境下阐述了这些思想，包括细菌反硝化过程中 pH 诱导毒性的最小模型。最后，我们讨论了该框架的生物学意义。特别是，我们表明，通过测量物种对外部扰动的响应来区分合作相互作用与竞争相互作用是极其困难的。