中尺度群落组织决定复合种群中疫情的爆发与传播
物理与社会
2025-11-07 v3 适应与自组织系统
摘要
理解内部群落结构如何塑造疫情进程，仍然是模拟真实世界种群的基本挑战。标准的复合种群模型通常假设群落内部均匀混合，忽略了内部异质性对全局结果的影响。在此，我们开发了一个用于层级结构复合种群中疫情传播的通用框架，其中个体在密集群落内局部交互，并在更广泛的网络上移动。我们表明，传播动力学由这些群落的中尺度组织所支配：高度连接的群体会加速并放大疫情爆发，而连接较弱的群体则会抑制传播。通过平均场理论、谱分析和稳定性方法的结合，我们揭示了内部连接性与不均匀、空间结构化疫情模式出现之间的直接联系。我们进一步利用真实世界数据验证了这些预测，其中社交接触网络捕捉了局部传播尺度，而空间交通网络则支配全局连接性，证实了我们的框架在不同尺度上的鲁棒性。这些结果表明，群落结构从根本上决定了复杂网络化种群中疫情的形状，为脆弱性、遏制和疫情控制提供了新的见解。
引用
@article{arxiv.2504.05653,
title = {Mesoscale community organization governs epidemic onset and spread in metapopulations},
author = {Haoyang Qian and Malbor Asllani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.05653},
year = {2025}
}