微生物群落、热带森林与城市种群中普适的丰度涨落

微生物群落、森林和城市等复杂种群的增长发生在差异巨大的空间和时间尺度上。尽管不同领域的研究已发展出详细的、针对特定系统的模型来理解各个系统，但缺乏对不同的复杂种群的统一分析；此类分析可加深我们对每个系统的理解，并促进跨领域的工具与见解交流。在此，我们首次使用共享框架来分析人类肠道微生物组、热带森林和城市就业的时间序列数据。我们证明，一个三参数的随机种群动力学模型能够复现所有三个数据集中种群丰度与涨落的实证分布。刻画一个物种的三个参数度量其平均丰度、确定性稳定性和随机性。我们的分析揭示，尽管尺度差异巨大，当时间以代来衡量时，所有三个系统都占据参数空间中相似的区间。换言之，尽管这些系统中观测到的涨落可能看似不同，但这种差异主要源于各系统所关联的不同物理时间尺度。进一步，我们表明时间丰度涨落的分布仅由两个参数描述，并推导出丰度涨落的双参数函数形式，以改进风险估计与预测。