中性稳定随机Lotka-Volterra模型中的灭绝

竞争生物物种的种群在进化选择力的非线性动力学与相互作用随机性引起的随机涨落之间展现出迷人的相互作用。导致物种灭绝的过程受到这两个因素的影响，而理解这些过程是研究进化和生物多样性的关键组成部分。在本文中，我们研究了一类基于广义Lotka-Volterra系统的随机种群动力学模型。在底层确定性模型中性稳定的情况下，内禀噪声对物种生存的影响是巨大的：它会在与种群规模成比例的时间尺度上破坏相互作用物种的共存。我们引入了一种基于随机平均的新方法，通过降维到低维有效动力学，从而定量理解这一灭绝过程。对于两个高度对称的模型，我们进行了解析分析，并且该方法可以数值推广到更复杂的情况。我们获得的灭绝概率分布及其他感兴趣的量与模拟结果显示出极好的一致性。