生态群落与病原体菌株竞争的共存理论统一框架

预测物种或病原体毒株竞争的结果，是群落生态学和传染病动力学中的一个基本目标。近期研究表明，由于病原体围绕易感资源发生过度补偿性竞争，从生态共存理论出发预测毒株共循环面临重大挑战，而这种竞争会阻止其他竞争毒株的再次入侵。这种资源过度补偿现象广泛存在于宿主—病原体系统中，但在简单的 Lotka–Volterra 竞争系统中并不明显，这凸显了病原体毒株竞争与物种竞争之间的根本差异。 为弥补这一空白，我们首先从资源—消费者模型出发，推导病原体毒株竞争和物种竞争的经典模型。这一推广表明，资源与消费者动态之间的相对时间尺度限制了资源过度补偿的程度，因此决定了随机竞争的结果。此外，通过引入一个用于从一般竞争系统中量化成对项和高阶项的数学框架，我们表明，一个简单的生态竞争模型能够准确预测毒株竞争的平衡动态。关于轮状病毒毒株竞争的案例研究揭示，从生态理论预测毒株竞争结果的能力取决于潜在的交叉免疫结构。该研究通过提供一个用于预测复杂生态竞争结果的统一框架，综合了两个领域中的共存理论。

预测物种或病原体毒株竞争的结果，是群落生态学和传染病动力学中的一个基本目标。近期研究表明，由于病原体围绕易感资源的过度补偿性竞争，基于生态共存理论预测毒株共循环面临重大挑战；这种竞争会阻止其他竞争毒株的再次入侵。资源过度补偿现象在宿主—病原体系统中普遍存在，但在简单的 Lotka-Volterra 竞争系统中并不明显，这凸显了病原体毒株竞争与物种竞争之间的根本差异。为弥补这一空白，我们首先从资源—消费者模型出发，推导病原体毒株竞争和物种竞争的经典模型。这一推广表明，资源与消费者动力学之间的相对时间尺度限制了资源过度补偿的程度，因此决定了随机竞争的结果。此外，通过引入一个用于从一般竞争系统中量化成对项和高阶项的数学框架，我们表明，一个简单的生态竞争模型能够准确预测毒株竞争的平衡动力学。对轮状病毒毒株竞争的一个案例研究显示，能否基于生态理论预测毒株竞争的结果，取决于其潜在的交叉免疫结构。该研究通过提供一个用于预测复杂生态竞争结果的统一框架，综合了两个领域中的共存理论。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.27.728210v1?rss=1

🏷️ 生态共存理论 病原体毒株竞争 资源—消费者模型 传染病动力学 交叉免疫 轮状病毒