群落的人工选择驱动结构化相互作用的涌现
种群与进化
2023-06-22 v4 无序系统与神经网络
统计力学
摘要
物种丰富的群落，如微生物组或微生物生态系统，为人类健康和气候韧性提供关键功能。越来越多的努力致力于设计实验方案以选择感兴趣的群落水平功能。这些实验通常涉及作用于群落种群的选择，其中每个群落由多个物种组成。尽管数值模拟已开始探索这一复杂的多尺度系统的进化动力学，但对群落人工选择过程的全面理论理解仍然缺乏。在此，我们提出了一个由大量相互作用物种组成的群落进化动力学的通用模型，由无序广义 Lotka-Volterra 方程描述。我们的解析和数值结果表明，对标量群落功能的选择导致在进化轨迹上，初始无特征的相互作用矩阵中涌现低维结构。这种结构反映了祖先群落特性与选择压力的组合。我们的分析确定了适应速度如何随系统参数和进化群落的丰度分布而缩放。因此，对更大总丰度的人工选择被证明驱动了互惠水平和相互作用多样性的增加。我们提出将相互作用矩阵的推断作为一种从实验可获取度量中评估结构化相互作用涌现的方法。
引用
@article{arxiv.2112.06845,
title = {Artificial selection of communities drives the emergence of structured interactions},
author = {Jules Fraboul and Giulio Biroli and Silvia De Monte},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.06845},
year = {2023}
}