实验性范围扩张中的竞争塑造了生态—进化动力学

大多数关于扩张的理论和实证研究都假定种群向资源丰富的空旷景观中扩散，然而，正在扩张的种群很可能会与原有居民种群发生竞争。在数学模型中，种间竞争可导致“推动型波”动态，其中扩张主要由从核心区域扩散出的个体驱动，从而形成更陡峭的波前，并提高边缘处的遗传多样性。这些预测尚未得到实证检验，而且种间竞争在范围扩张过程中如何调节进化的作用仍不明确。我们利用一个包含两种浮萍的实验系统，探究种间竞争是否会导致类似推动型波的动态，并评估竞争如何改变范围扩张过程中的进化。我们发现，与原有居民种群的竞争降低了扩张速度以及重复扩张之间的绝对方差，这表明竞争会使扩张速度更具可预测性。种间竞争还改变了前沿边缘处基因型的相对频率。尽管竞争与推动型波的某些特征相关，但不同处理之间的基因型多样性并无差异。我们的结果表明，与推动型波相关的人口统计学和进化模式可能并不具有普遍性，而在未来关于范围扩张生态—进化动力学的研究中纳入选择压力，对于理解自然界中的扩散种群至关重要。

大多数关于扩张范围的理论与实证研究都假定种群向资源丰富的空旷景观中扩散，然而，正在扩张的种群很可能会与原有居民种发生竞争。在数学模型中，种间竞争可导致“推挤波”动力学，其中扩张主要由从种群核心区扩散而来的个体所驱动，从而形成更陡峭的波前，并提高边缘区域的遗传多样性。这些预测尚未得到实证检验，而种间竞争在范围扩张过程中如何介导演化的作用仍不明确。我们采用由两种浮萍构成的实验系统，考察种间竞争是否会导致类似推挤波的动力学，并评估竞争如何改变范围扩张过程中的演化。我们发现，与定居种的竞争降低了扩张速度以及重复扩张之间的绝对变异，表明竞争使扩张速度更具可预测性。种间竞争还改变了前沿边缘基因型的相对频率。尽管竞争与推挤波的某些特征相关，但基因型多样性在不同处理之间并无差异。我们的结果表明，与推挤波相关的人口统计学和演化模式可能并不具有普遍性，而在未来关于范围扩张生态—演化动力学的研究中纳入选择压力，对于理解自然界中的扩散种群至关重要。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.01.729372v1?rss=1

🏷️ 范围扩张 种间竞争 生态进化动力学 推动型波 浮萍实验