起源与灭绝波动率的非平衡演化解释了显生宙生物多样性的肥尾波动

生物多样性的波动无论大小，在化石记录中均普遍存在，然而我们尚未理解产生这些波动的过程。在此，我们拓展了非平衡统计物理的理论，以描述此前未被解释的显生宙海洋无脊椎动物丰富度的肥尾波动形式。利用被称为超统计的这一理论，我们表明，演化支之间起源和灭绝率的异质性以及演化支内部速率的保守性，这一简单事实足以解释这种肥尾形式。我们将目及其包含的科确定为演化支在速率上经历支间异质性和支内同质性的分类学层级。根据超统计，我们假设目和科是处于局部统计平衡的子系统，而整个系统并未处于平衡态。演化支内的背景起源和灭绝的时间尺度，与导致新演化支的重大生态和进化创新起源的时间尺度之间的分离，使得支内动力学能够达到平衡，而支间多样化则是非平衡的。这种支间非平衡解释了整个系统的肥尾特性。跨目和科的多样化动力学转变的分布与生态位保守性以及较高分类单元对适应性景观的脉冲式探索相一致。与使用简单生灭过程、简单平衡动力学或复杂性科学中的非线性理论的其他方法相比，超统计在解释化石分类单元丰富度的微小和极端波动方面具有更优的能力。它的成功开辟了新的研究方向，有助于更好地理解在适应性景观中导致被引发新形态的创新所打断的停滞的进化过程。