浮游植物模型群落中的局部种内聚集：出现空间尺度及其对共存的意义

尽管多种浮游植物物种依赖相似资源，其共存常由假设混合种群的平均场模型解释。实际上，对浮游植物的观测表明其在所有尺度上均存在空间聚集，包括仅数个个体的尺度。局部空间聚集可阻碍竞争性排斥，因为个体此时主要与本物种其他个体而非不同物种的竞争者相互作用。为评估微观尺度空间聚集如何解释浮游植物多样性维持，需要一种基于个体的、在水动力环境中表征细胞的多种群表达。我们构建了 Kolmogorov 尺度下浮游植物种群动态的三维多种群个体基于模型。该模型通过模拟及空间矩方程的推导进行研究，并与点过程理论相联系。空间矩方程显示理论与模拟间良好吻合。我们基于浮游植物的生态与物理特征对模型进行参数化，涵盖大型与小型浮游植物。将潜在相互作用区定义为营养耗尽体积之间的重叠，我们表明局部物种组成——在可能相互作用的范围内——取决于浮游植物的尺寸等级。在小型浮游植物中，个体主要留存于单物种团簇内。因此空间结构有利于小型浮游植物的种内而非种间相互作用，有助于共存。大型浮游植物细胞邻域显得更为混合。尽管某些小尺度自组织空间结构仍然存在并可能影响共存机制，仍可能需要探索其他因素以解释大型浮游植物的多样性维持。