时空噪声稳定了强竞争社区中无界多样性
种群与进化
2026-02-17 v1 无序系统与神经网络
统计力学
摘要
经典生态模型预测，大型且多样化的社区应是不稳定的，这构成了解释自然界中稳定生物多样性的核心挑战。我们通过将空间结构和环境在空间和时间上的波动纳入广义 Lotka-Volterra 模型中，重新审视这一长期存在的问题。我们发现，空间噪声或环境噪声单独无法解决多样性与稳定性之间的张力，但两者的综合作用允许尽可能多的物种在尽可能强的无序竞争互动下稳定共存。我们对噪声引起的共存转移进行分析，表明时空噪声驱动丰度波动的异常尺度，这在实证中称为泰勒定律。 在社区层面，这表现为一种有效的亚线性自抑制，使社区在高多样性极限下稳定且近似中性。因此，时空噪声为多样性-稳定性悖论提供了新的解决方案，并为复杂社区的持续性提供了通用机制。
引用
@article{arxiv.2602.13423,
title = {Spatiotemporal noise stabilizes unbounded diversity in strongly-competitive communities},
author = {Amer Al-Hiyasat and Daniel W. Swartz and Jeff Gore and Mehran Kardar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.13423},
year = {2026}
}
备注
Main text: 6 pages, 4 figures. Supplementary Information: 12 pages, 3 figures