从屏蔽效应到层级结构：多样性的粗粒化描述

微生物资源利用策略中的共享权衡关系被提出用于解释浮游生物悖论。该悖论指出，自然界中观察到的多样性远远超过理论预测的上限，而该上限将共存物种的数量限制为可利用资源的数量。然而，这一研究方向中仍有三个重要方面尚未得到解决。首先，权衡关系不仅已针对与替代性资源利用相关的表型进行了量化，也已针对微生物相互作用的其他模式进行了量化。其次，在自然系统中，并非所有分类单元都受到相同权衡关系的约束。第三，现有基于权衡关系的模型无法解释按功能相似性划分的分类单元在经验上观察到的聚类现象。在这里，我们扩展了基于权衡关系的理论框架，将多种类型的资源纳入其中。我们假设，不同的分类单元子集受到不同权衡关系集合的约束。在这一框架下，我们的模型预测了簇的出现：虽然策略相似的分类单元可以属于同一簇，但每个簇都是由策略存在显著差异的分类单元所维持的。由此形成的系统能够支持高度多样性，且共存分类单元的数量实际上不受限制；然而，该系统仍可被描述为一个低多样性群落，其中共存功能簇的数量并不超过理论上限。

微生物资源利用策略中的共享权衡关系被提出用于解决“浮游生物悖论”，该悖论指出，自然界中观测到的多样性远远超过理论预测的上限，而该上限将共存物种的数量限制为可利用资源的数量。然而，这一研究路线中仍有三个重要方面尚未得到解决。第一，权衡关系不仅在与替代性资源利用相关的表型中被量化，也在微生物相互作用的其他模式中被量化。第二，在自然系统中，并非所有分类群都受到相同权衡关系的约束。第三，现有基于权衡的模型无法解释经验上观察到的分类群依据功能相似性形成聚类的现象。在此，我们扩展了基于权衡的理论框架，将多种类型的资源纳入其中。我们假设，不同的分类群子集受到不同权衡关系集合的约束。在这一框架下，我们的模型预测了簇的出现：尽管具有相似策略的分类群可以属于同一簇，但每一个簇都由策略上存在显著差异的分类群所维持。由此形成的系统能够支持高度多样性，并允许实际上无限数量的分类群共存；然而，它仍然可以被描述为一个低多样性群落，其中共存的功能簇数量并不超过理论上限。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.03.742630v1?rss=1

🏷️ 微生物多样性 资源利用权衡 浮游生物悖论 功能簇 粗粒化建模