适者排除效应预测波动环境中微生物群落的多样性

微生物生活在不可避免地于温和与恶劣条件之间波动的环境中。由于恶劣条件可能导致灭绝，波动发生的速率可以塑造微生物群落及其多样性，但我们仍缺乏对其中机制的直观理解。在此，我们建立一个数学模型，描述两种微生物物种生活在底物供应于丰富与匮乏之间随机切换的环境中。随后我们改变切换速率以及相互作用物种的不同属性，并测量较弱物种驱动较强物种灭绝的概率。我们发现该概率在恶劣条件下随人口统计噪声强度的增加而上升，并视两物种抵御恶劣环境的能力，在低、高或中等切换速率处达到峰值。这一复杂关系说明了为何历史上难以发现环境波动与多样性之间的规律。然而，在最适合物种最可能被排除的参数范围内，较大群落中的β多样性也达到峰值。总之，环境波动如何影响少数物种对之间的相互作用，预测了其对整个群落β多样性的影响。