物种丰度最大熵模型中的测量尺度

物种丰度分布在不同群落间的一致性引起了广泛关注。本文认为，这种模式的一致性源于多样化的生态机制在测量尺度上共享一种共同的对称性。所谓对称性，是指不同的生态过程在聚合各种扰动时，保留了相同的信息度量，而丢失了所有其他信息。我利用最近发展的最大熵理论扩展来阐述这些关于对称性、测量和聚合的解释。我证明了物种丰度分布的自然测量尺度是对数-线性的：在小种群规模下，观测信息呈对数尺度缩放；随着种群规模增大，信息缩放从对数逐渐过渡到线性。这种对数-线性缩放自然导出了物种丰度的伽马分布，与观测模式吻合良好。样本间的大部分变异可以通过测量尺度从对数过渡到线性的幅度来解释。这种测量方法可应用于群体遗传学中类似的等位基因多样性问题，以及生物学中其他多种模式。