【研究进展】储诚进教授团队揭示资源供给方式与资源类型对表象竞争模型性质的影响

       生物之间的相互作用是影响种群动态、物种共存和群落结构的关键因素。传统研究通常基于表象竞争模型（Phenomenological model，如Lotka-Volterra模型）描述物种相互作用对种群动态的影响。表象竞争模型仅描述了物种相互作用的净结果，没有明确考虑具体的生态学过程（例如资源竞争）。虽然机理竞争模型（Mechanistic model，如消费者资源模型）明确包含了物种之间的竞争机制，但是实证研究中量化全部的消费者与资源的互作参数十分困难。与之相比，表象竞争模型与实证研究的联系更为紧密。因此，阐明表象竞争模型与机理竞争模型的关系，可为实证研究中选取合适的种群动态模型提供依据，为在全球变化背景下更准确拟合和预测种群动态提供基础。

       近日，我室储诚进教授团队取得重要进展，通过理论模型推导和长期观测数据验证，研究（1）探索了资源的供给方式和资源类型如何影响表象竞争模型的形式，（2）比较了不同表象竞争模型对长期演替过程中草本植物种群动态的解释和预测能力，（3）探索了资源供给比例如何影响表象竞争模型的关键参数（内禀增长速率和相互作用强度），进而决定不同的竞争结局。

       研究发现，当物种竞争logistic供给下的可替代或必需资源时，种群动态可用经典的Lotka-Volterra模型描述（表1）；当物种竞争恒化供给的必需资源时（例如植物），该研究推导得到一个新的模型，称为倒数模型（Reciprocal model; 表1）。基于55年演替过程中的植物种群动态数据，该研究发现倒数模型在解释和预测植物种群动态中的表现远优于Lotka-Volterra模型，与理论预期一致（图1）。该研究还发现，不同资源竞争情形下，资源供给比例对物种的内禀增长速率和竞争强度的影响也不相同，进而决定了不同的竞争结局（图2）。

表1 不同资源供给形式和不同资源类型下的消费者-资源模型与对应的表象竞争模型。

图1 Lotka-Volterra模型和倒数模型的预测误差分布。虚线表示90个目标物种的平均预测误差。p值来源于单侧成对t检验，用于评估倒数模型的预测误差是否低于Lotka-Volterra模型。

图2 不同资源竞争情形下，资源供给比例对物种内禀增长速率和相互作用强度的影响。

       综上所述，该研究提出了一个新的种群动态模型，为实证研究中选取合适的种群动态模型提供了更多选择和判断依据，为更准确拟合和预测种群动态提供了基础。通过明确探索资源供给比例与物种互作的关系，该研究对变化环境下（比如氮沉降等）的物种共存和生物多样性维持机制研究具有重要的参考价值。

       研究成果以“Joint effects of resource supply and resource types on properties of population dynamic models”为题，在线发表在Journal of Ecology上。生态学院肖俊丽博士后为论文的第一作者，储诚进教授为通讯作者，李远智副教授为合作者；Eastern Illinois University的Scott J. Meiners教授也参与了该项研究。本研究得到了国家自然科学基金和中国博士后科学基金的资助。

       原文链接：https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2745.14239

       来源：生态学院