競争と植民地化のトレードオフ

生態学において、競争と植民地化のトレードオフは、一部の生物システム、特に平衡状態にないシステムにおける種の多様性を説明するために提案された安定化メカニズムである。 ^{[2] [3]}この場合、一部の種は植民地化が特に得意であり、他の種は十分に確立された生存能力を持っている。^[4] 競争と植民地化のトレードオフの概念はもともとレビンズとカルバーによって提案されたもので、そのモデルによれば、一方が完璧な競争スキルを持ち、もう一方が植民地化に優れている場合、2つの種は共存できる。^[5]このモデルによれば、典型的にはトレードオフがあり、種は典型的には競争か植民地化のいずれかに優れている。後に、宝くじモデルと呼ばれる、個体群内の種間競争が考慮されるモデルも提案された。

${\displaystyle {\frac {{\text{d}}p_{1}}{{\text{d}}t}}=c_{1}p_{1}(1-p_{1})-m_{1}p_{1}}$

${\displaystyle {\frac {{\text{d}}p_{2}}{{\text{d}}t}}=c_{2}p_{2}(1-p_{1}-p_{2})-m_{2}p_{2}-c_{1}p_{1}p_{2}}$

ここで、 種によって占有されているパッチの割合。 ${\displaystyle p_{i}=}$${\displaystyle i}$

${\displaystyle c_{i}=}$種の定着率; ${\displaystyle i}$

${\displaystyle m_{i}=}$種の死亡率（パッチ密度とは無関係）。 ${\displaystyle i}$

種 1 = 競争者、種 2 が生息していない地域または生息している地域に定着できます。 ${\displaystyle (1-p_{1})}$

種 2 = 植民者、無人地域にのみ植民できます。 ${\displaystyle (1-p_{1}-p_{2})}$

種 2 は競合相手によって置き換えられる可能性がある。 ${\displaystyle (-c_{1}p_{1}p_{2})}$

種 2 の定着率が高ければ、種 1 と共存できます。 ${\displaystyle c_{2}>{\frac {c_{1}(c_{1}+m_{2}-m_{1})}{m_{1}}}}$

このモデルは置換競争モデルと呼ばれ、海洋軟体動物や菌類で観察されています。このモデルは、2つの大きな仮定に基づいています。1.「優れた競争相手の繁殖体が、劣った競争相手の成体からパッチを乗っ取る」^[6] 2.成体は、置換されている間に繁殖しないように、十分な速さで置換される必要があります。

${\displaystyle {\frac {{\text{d}}p_{1}}{{\text{d}}t}}=c_{1}{\frac {f}{f+p_{2}}}p_{1}(h-p_{1}-p_{2})m_{1}p_{1}}$

${\displaystyle {\frac {{\text{d}}p_{2}}{{\text{d}}t}}=c_{2}{\frac {g}{g+p_{1}}}p_{2}(h-p_{1}-p_{2})m_{2}p_{2}}$

植民地化率は現在、種間競争によって説明されます。

${\displaystyle {\frac {f}{f+p_{2}}}}$そして、fとgは両方とも0より大きい。 ${\displaystyle {\frac {g}{g+p_{1}}}}$

p1 の増加は、種 2 の定着率の低下と関連しています。

g < f は種 1 の競争上の優位性を意味し、c2 > c1 は種 2 の植民地化上の優位性を意味します。

競争と植民地化のトレードオフ理論は、主に植物の種子の分散に関連した特性を調べ、説明するために使用されてきました。^[7]種子の大きさは、特定の集団内での種の植民地化または競争能力に関連する主要な特徴であり、種子の大きさの影響は双子葉植物の一年生植物で示されました。^[8]ターンブルと同僚は、競争/植民地化のトレードオフが植物の集団に安定化効果をもたらすことを示しました。

例えば、南カリフォルニアの潮間帯に関する古典的な研究^[9]では、岩がひっくり返されると、すぐに緑藻類とフジツボ（より優れた定着者）が定着することが示されました。しかし、そのまま放置すると、岩は最終的に紅藻類（長期的にはより強力な競争相手） に追い抜かれます。

チップ上の運動性菌株の2種の人工メタコミュニティでは、細菌の大腸菌は逃亡種であるのに対し、緑膿菌は定着が遅いものの競争相手として優れていることが実験的に示されています。^[10]パッチ状の生息地ランドスケープにおけるメタコミュニティの動態を駆動する生態学的遷移パターンは次のとおりです。反対側の端から大腸菌と緑膿菌を接種した、手つかずの1次元（アレイ）の島状生息地（パッチ）の群島から始まります。局所的には大腸菌が 最初に定着し、後に緑膿菌が引き継ぎますが、ランドスケープ規模では大腸菌はパッチを 奪い合う逃亡種として存続します。

• 中程度の撹乱仮説