Abstract Evolution has direct and indirect consequences on species–species interactions and the environment. However, Earth systems models describing planktonic activity invariably fail to explicitly consider organism evolution. Here we simulate the evolution of the single most important physiological characteristic of any organism as described in models—its maximum growth rate (μm). Using a low-computational-cost approach, we incorporate the evolution of μm for each of the plankton components in a simple Nutrient-Phytoplankton-Zooplankton -style model such that the fitness advantages and disadvantages in possessing a high μm evolve to become balanced. The model allows an exploration of parameter ranges leading to stresses, which drive the evolution of μm. In applications of the method we show that simulations of climate change give very different projections when the evolution of μm is considered. Thus, production may decline as evolution reshapes growth and trophic dynamics. Additionally, predictions of extinction of species may be overstated in simulations lacking evolution as the ability to evolve under changing environmental conditions supports evolutionary rescue. The model explains why organisms evolved for mature ecosystems (e.g. temperate summer, reliant on local nutrient recycling or mixotrophy), express lower maximum growth rates than do organisms evolved for immature ecosystems (e.g. temperate spring, high resource availability).

中文翻译：

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探索浮游生物最大增长率的演变

摘要 进化对物种-物种相互作用和环境有直接和间接的影响。然而，描述浮游活动的地球系统模型总是未能明确考虑生物进化。在这里，我们模拟模型中描述的任何生物体最重要的单一生理特征的进化——其最大生长速率 (μm)。使用低计算成本的方法，我们将每个浮游生物成分的 μm 演化合并到一个简单的营养 - 浮游植物 - 浮游动物样式模型中，从而使拥有高 μm 的适应度优势和劣势演变为平衡。该模型允许探索导致应力的参数范围，从而驱动 μm 的演变。在该方法的应用中，我们表明当考虑 μm 的演变时，气候变化的模拟给出了非常不同的预测。因此，随着进化重塑生长和营养动态，产量可能会下降。此外，在缺乏进化的模拟中，物种灭绝的预测可能被夸大了，因为在不断变化的环境条件下进化的能力支持进化救援。该模型解释了为什么为成熟生态系统进化的生物（例如温带夏季，依赖于局部养分循环或混合营养），其最大增长率低于为未成熟生态系统进化的生物（例如温带春季，高资源可用性）。在缺乏进化的模拟中，物种灭绝的预测可能被夸大了，因为在不断变化的环境条件下进化的能力支持进化救援。该模型解释了为什么为成熟生态系统进化的生物（例如温带夏季，依赖于局部养分循环或混合营养）的最大增长率低于为未成熟生态系统进化的生物（例如温带春季，高资源可用性）。在缺乏进化的模拟中，物种灭绝的预测可能被夸大了，因为在不断变化的环境条件下进化的能力支持进化救援。该模型解释了为什么为成熟生态系统进化的生物（例如温带夏季，依赖于局部养分循环或混合营养），其最大增长率低于为未成熟生态系统进化的生物（例如温带春季，高资源可用性）。