扩张种群中的对冲策略

在生态学中，物种可通过多样化个体表型来降低其在不确定环境中的灭绝风险。这一观察由对冲理论所量化，该理论为即便在克隆种群中也观察到的表型多样性程度提供了缘由。充分混合种群中的对冲理论已相当成熟。然而，许多物种在进化史上经历了范围扩张，而表型多样性在此类情景中的重要性仍有待理解。在本文中，我们针对定殖于新的、未知环境（这些环境在空间或时间上发生波动）的种群发展了一种对冲理论。在此情形下，我们发现对冲策略比在充分混合种群中更为有利。对于缓慢的变化速率，时间波动与空间波动导致不同结果。在空间波动环境中，相较于时间波动环境，对冲更受青睐。在环境频繁变化的极限下，无论环境波动的性质如何，都不存在对冲的机会。对于同一模型，在充分混合情形下对冲从来不是有利策略，这支持了范围扩张强烈促进多样化的观点。这些结论对有限种群规模引起的随机性具有鲁棒性。我们的发现揭示了表型异质性在范围扩张中的重要性，为理解生物多样性如何产生和维持的新途径铺平了道路。