微生物的生长速率和产量不受权衡关系的限制

生态学理论传统上认为，生物的生长、存活和繁殖之间普遍存在权衡关系。其中一个核心权衡是最大内禀增长率（r）与环境容纳量（K）之间的关系；这一关系被认为是解释物种共存和生物多样性维持的关键机制。为量化微生物中 r 与 K 的关系，我们分析了数十种培养基条件下超过 70,000 条微生物生长曲线。在这些数据中，我们观察到 r 与 K 之间存在强正相关，这与经典生活史理论所预期的权衡关系相悖。这种出乎意料的“协同增益”可以通过一个假设细胞具有非零维持成本的模型得到解释。该模型预测，在会降低生长速率的胁迫条件下，这种协同增益会更加显著；这一预测与实证数据一致，即盐度胁迫会增强 r-K 之间的协同增益。我们还发现，群落组装会削弱这种正向的 r-K 关系，但并不会将其消除。物种间稳健的生长—产量协同增益与物种内的模式形成对比。对大肠杆菌和出芽酵母单基因敲除数据集的分析表明，物种内不存在或仅存在微弱的 r-K 关系。总体而言，我们的结果表明，物种间生长速率与环境容纳量之间缺乏强权衡关系的现象可能广泛存在，从而凸显了超越经典 r-K 框架的其他权衡关系和共存机制的重要性。

生态学理论传统上认为，生物体的生长、存活与繁殖之间普遍存在权衡关系。其中一个核心权衡是最大内禀增长率（r）与环境容纳量（K）之间的关系，该关系被认为是解释物种共存和生物多样性维持的关键机制。为量化微生物中 r 与 K 的关系，我们分析了数十种培养基条件下超过 70,000 条微生物生长曲线。在这些数据中，我们观察到 r 与 K 之间存在显著的正相关，这对经典生活史理论所预期的权衡关系提出了挑战。这种出乎意料的“协同增益”现象可以通过一个假设细胞具有非零维持成本的模型加以解释。该模型预测，在降低生长速率的胁迫条件下，协同增益将更加明显；这一预测与实证数据一致，即盐度胁迫会增强这种协同增益。我们还发现，群落组装会削弱但不会消除 r-K 之间的正相关关系。物种间稳健的生长—产量协同增益模式，与物种内的模式形成对比。对大肠杆菌和出芽酵母单基因敲除数据集的分析显示，r-K 关系不存在或仅较为微弱。总体而言，我们的结果表明，物种间生长速率与环境容纳量之间缺乏强权衡关系的现象可能广泛存在，这凸显了经典 r-K 框架之外的其他权衡关系与共存机制的重要性。

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🏷️ 微生物生态学 生长速率与环境容纳量 r-K关系 生活史权衡 群落组装 微生物生长曲线