由必需营养物竞争解释的微生物群落多重稳定性与状态突变
种群与进化
2019-07-03 v1 统计力学
计算机科学与博弈论
动力系统
生物物理
摘要
微生物群落在相同环境参数下常可观察到多种可能的物种组成或群落状态。这些参数的变化可触发此类群落状态之间突然而持久的转捩（状态突变）。然而，关于微生物群落中多重稳定性的主要决定因素与机制尚知之甚少。在此我们引入并研究一个资源显式模型，其中微生物竞争两类必需营养物。我们借鉴稳定匹配问题的博弈论方法来确定微生物群落所有可能的物种组成。随后我们根据它们对三类扰动的恢复力对其进行分类：营养物供给波动、新物种入侵以及已有物种丰度的微小变化。我们在模型中观察到多重稳定性并探究了稳定状态之间错综复杂的状态突变网络。我们的结果表明，多重稳定性要求微生物物种具有不同的必需营养物化学计量比。我们还发现，均衡的营养物供给促进多重稳定性与物种多样性，却使单个群落状态较不稳定。
引用
@article{arxiv.1907.01380,
title = {Multistability and regime shifts in microbial communities explained by competition for essential nutrients},
author = {Veronika Dubinkina and Yulia Fridman and Parth Pratim Pandey and Sergei Maslov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1907.01380},
year = {2019}
}
备注
15 pages plus SI, 4 figures and 5 supplementary figures. arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1810.04726