Food webs and the principle of evolutionary adaptation
进化适应的原则适用于洛特卡-沃尔泰拉模型，特别是食物网。我们提出了一个相对简单的计算算法的优化相对于一个给定的标准。该算法归结为一系列易于解决的线性规划问题。作为优化的标准，我们使用给定社区的总加权人口规模和生态适应度，这是物理学中势能的模拟。我们通过计算实验表明，它几乎总是可以大大增加总的加权人口规模为一个特别简单的食物网〈动〉-食物链〈动〉，我们还表明，食物链〈动〉<动>是进化不稳定的给定的优化标准下，如果允许的话，演变成更复杂的结构的食物网。
2021-09-02 q-bio.PE
Effects of food web construction by evolution or immigration
我们目前的结果对比食物网构建使用相同的模型，物种的来源是进化或移民从以前进化的物种池。网的整体结构是非常相似的，虽然我们发现了一些重要的差异，主要涉及到的百分比的基础和顶部的物种。食物网组装从进化的网络也显示出明显的高原热带水平的数量作为系统可用的资源增加，在进化的网络。通过将基底物种的可用资源等同于面积，我们能够分别检查每个过程产生的物种-面积曲线。他们被发现对应于不同的制度的三相物种面积曲线。
2008-08-21 q-bio.PE
Local dynamical equivalence of certain food webs
理论生态学的一个重要挑战是找到复杂食物网的良好的粗粒度表示。在这里，我们使用的方法，广义建模表明，它可能会制定一个粗粒度的算法，保存的局部动态模型。我们展示了具有不同数量物种的食物网的例子，这些物种具有完全相同的局部分叉图。基于这些观察，我们制定了一个猜想，其中复杂的食物网的人口可以分组到一个单一的变量，而不改变当地的动态。作为一个例子，我们使用这个猜想表明，混沌区域一般存在于一类食物网的参数空间中的三个以上的营养级。虽然我们的猜想是目前只适用于相对特殊的情况下，我们相信，它的适用性可以大大扩展，如果一个更复杂的参数映射中使用的模型减少。
2009-06-02 q-bio.PE
Nestedness Promotes Stability in Maximum-Entropy Bipartite Food Webs
本文在最大信息熵框架下推导相邻营养层间能量流的简单公式，并引入矩阵偶极矩度量，证明高嵌套性食物网拓扑能增强种群动态稳定性，从而解释自然群落的稳定性。
2024-01-09 q-bio.PE
Spatial Guilds in the Serengeti Food Web Revealed by a Bayesian Group Model
食物网是生物体之间的摄食关系网络，为确定生态系统稳定性和持久性的机制提供了基本的见解。尽管长期以来对食物网的分区结构感兴趣，但过去对食物网的网络分析受到分区或模块的标准定义的限制，该定义要求分区内有许多链接，而分区之间的链接很少。初级生产者的低分辨率数据进一步限制了经验分析。在本文中，我们提出了一个贝叶斯计算方法，用于确定组结构的食物网使用一个灵活的定义，可以描述功能的角色和标准的车厢。塞伦盖蒂生态系统提供了一个机会，检查结构在一个新编译的食物网〈动〉<动>，其中包括植物之间的物种水平的分辨率，使我们能够解决组在食物网〈动〉<动>中是否对应于紧密连接的隔间或功能组，以及网络结构是否反映空间或营养组织，或两者的组合。我们已经编制了主要的哺乳动物和植物成分的塞伦盖蒂食物网〈动〉<动>从已发表的文献，我们推断其组结构使用我们的方法。我们发现，网络结构对应于空间上不同的植物群耦合在较高的营养水平的食草动物，这反过来又耦合食肉动物组。因此，组结构的塞伦盖蒂网络代表了营养行会结构和空间格局的混合物，在生态网络中通常确定的标准隔间。从仅由节点和链接组成的数据中，出现的群体结构支持了最近关于生态系统中空间耦合和能量通道的想法，这些想法被认为对持久性很重要。
2011-01-11 q-bio.PE
Evolutionary food web model based on body masses gives realistic networks with permanent species turnover
生态系统中的捕食者-被捕食者相互作用网络是非常复杂的，但就整个系统的长期持续性而言，却令人惊讶地稳定。为了理解这种食物网的复杂性和稳定性的驱动机制，我们开发了一个生态进化模型，其中新种〈动〉<动>作为现有物种的修改而出现，动态的生态相互作用决定了哪些物种是可行的。因此，食物网的结构是从物种形成和营养相互作用之间的动态相互作用中产生的。所提出的模型是抽象的比早期的进化食物网〈动〉<动>模型在这个意义上，所有三个进化性状有一个明确的生物学意义，即平均体重的个人，首选的猎物体重，和他们的潜在猎物体重谱的宽度。我们观察到的网络具有广泛的大小和结构，与自然食物网高度相似。模型网络表现出连续的物种更替，但没有观察到大规模的灭绝波，影响超过$50 \%$的网络。
2015-04-17 q-bio.PE
Food web framework for size-structured populations
我们综合传统的非结构化食物网，异速生长的身体大小缩放，基于特征的建模，生理结构化建模，提供一个新的和生态相关的工具大小结构化的食物网。该框架允许食物网〈动〉<动>模型，包括个体发育生长和生活史杂食动物在个人水平上解决每个物种的人口结构作为一个大小谱。每个物种的特征是“成熟时的大小”，所有模型参数都是通过与个体大小和成熟时的大小进行缩放而使物种独立的。参数值是确定从跨物种分析的鱼类群落的生活史杂食性是广泛的水生系统，但可能会reparameterised为其他系统。一个合奏的食物网的产生和由此产生的社区进行了分析，在四个层次的组织：社区水平，物种水平，性状水平和个人水平。该模型可以通过假设社区频谱遵循幂律来解析地求解。该解析解提供了一个复杂食物网〈动〉<动>模拟结果的基线预期，并同意与1）生物量分布作为个体大小的函数，2）生物量分布作为成熟时大小的函数，和3）捕食者-猎物之间的关系？完整的模型还预测了多样性分布作为成熟时大小的函数。
2010-12-06 q-bio.PE
Sympatric Speciation in a Simple Food Web
对自然界中物种群体进化的观察，如众所周知的加拉帕戈斯雀，激发了许多旨在理解与这种辐射相关的过程的理论研究。Penna模型就是这样一个模型，并且已经被广泛用于研究衰老。本文利用基本的Penna模型研究了一个简单的食物网〈动〉<动>模型中的同域物种形成过程。最初，我们的网络由一个主要的食物来源和一个单一的食草动物物种，以这种资源为食。随后，我们介绍了一种捕食食草动物。在这两种情况下，我们直接操纵食物来源，即其大小分布，并监测种群结构的变化。同域物种形成的消费者在两个网络，我们的研究结果证实，物种形成的速度取决于多远，在食物链〈动〉<动>，重点人口喂养。模拟与三种不同的性印记样机制，以讨论适应自然选择。
2005-02-11 q-bio.PE
Species traits and community properties explain species extinction effects on detritus-based food webs
土壤群落功能组成的变化对养分循环的影响仍然没有很好的理解。模拟群落动态的模型克服了在野外进行物种去除实验的技术挑战。然而，到目前为止，现有的土壤食物网〈动〉<动>模型不能充分代表有机质加工链，这是土壤动力学的关键。在这里，我们提出了一个新的土壤食物网〈动〉动>动态模型占异速生长的代谢率，有机质的个体发育，并明确表示氮和碳流量。我们用这个模型来研究什么样的性状是物种对群落生产力和养分循环影响的最佳预测因子。要做到这一点，我们删除了161营养物种（功能相同的物种组）一次从48个森林土壤食物网，并模拟他们的动态，直到平衡。模拟结果表明，性状的组合更好地确定去除效果比单一的。最小的物种是最具竞争力的物种，但不同体重的食肉动物表现出最高的连通性和资源相似性，可能是调节竞争力的关键石种。尽管如此，大多数清除效果较低，这表明功能冗余提供了一个高电阻的土壤食物网单一营养物种灭绝。我们还首次强调，食物网〈动〉<动>结构和土壤肥力可以以不可预测的方式彻底改变物种效应。此外，在过去的研究中，排除碎屑和化学计量的限制导致低估的间接影响和追溯。虽然还需要开展更多的工作，以纳入食草动物之间的互补性，但必须在模型中考虑到这些机制，以便更好地了解土壤食物网〈动〉<动>的功能。
2019-02-11 q-bio.PE
Neutral competition boosts chaos in food webs
竞争者的相似性被认为有助于物种的共存，因为它减缓了竞争性排斥，从而使平衡机制更容易维持多样性群落。另一方面，混沌可以促进物种的共存。在这里，我们通过分析食物网〈动〉<动>模型的动力学，将这两个先前不相关的发现联系起来。我们发现，近中性的猎物的竞争，在捕食者的存在下，增加了发展混沌动力学的机会。此外，我们证实，这导致更高的生物多样性。我们的研究结果表明，近中性可以通过两种方式促进生物多样性：通过降低竞争位移的速度，并通过促进非平衡动态。
2019-02-26 q-bio.PE
On the interplay of speciation and dispersal: An evolutionary food web model in space
我们介绍了一个进化的多营养食物网的迁移耦合在几个栖息地。与以往的研究，重点放在进化或空间方面，我们包括两者，并调查它们之间的相互作用。在当地，物种的出现、相互作用和灭绝都遵循Loeuille和Loreau在2005年提出的著名的进化食物网〈动〉<动>模型的规则。此外，物种能够在栖息地之间迁移。随着随机迁移，我们能够再现的多样性扩散关系的共同趋势：区域多样性随着迁移率的增加而减少，而本地多样性可以增加的情况下，一个低水平的扩散。此外，我们发现，总生物量在不同的补丁变得相似，即使物种组成仍然不同。随着适应性迁移，我们观察到的物种组成，斑块之间有很大的不同，并包含物种的祖先在两个补丁的后裔。这一结果表明，空间方面和进化过程的组合影响食物网的结构在不同的方式比他们单独。
2014-09-10 q-bio.PE
Persistence of complex food webs in metacommunities
元群落理论被认为是解释物种多样性〈动〉性<动>和食物网〈动〉<动>复杂性的一种有前途的方法。最近，Pillai等人提出了一个简单的模型框架，在元生态系统水平上研究食物网的动态。在这里，我们采用这个框架来计算的持久性的复杂的食物网在元生态系统的一般条件。持续性条件依赖于资源斑块的连通性和聚集的食物网〈动〉<动>的结构，从而连接了潜在的空间斑块网络和物种相互作用网络。我们发现，杂食动物的持久性更可能是当它是（a）捕食低营养级，（b）捕食类似的营养级。
2012-12-20 physics.bio-ph q-bio.PE
The Effect of Differentiation of Prey Community on Stable Coexistence in a Three-Species Food--Web Model
群体内捕食食物网广泛存在于自然生境中。它们的适应性和复原力行为是理解生态群落结构调整的主要因素。尽管IGP食物网的重要性，他们的行为，即使是最简单的3种系统还没有得到充分的探讨。一个基本的问题是如何增加的最低营养级的多样性影响的持久性更高的营养级在IGP的关系。我们分析了一个具有异质资源和IGP的三种群食物网〈动〉<动>模型。该模型由两个捕食者通过IGP关系直接耦合和通过资源竞争间接耦合组成。资源被细分为不同的亚种群。各亚群中的个体被捕食者以不同的速率吃草。我们考虑两个模型：一个IGP模块与固定的顶部捕食者和IGP模块与物种营业额。我们研究了增加丰富和不同的固定化（资源转移）率的捕食者和资源的稳定共存的效果。我们探讨如何从基本的3种模型的预测时，IGP模块扩展到多个资源亚群改变。我们调查哪些参数支持一个强大的共存在IGP系统。对于多个亚种群的资源的情况下，我们提出了一个数值比较的百分比的食物网稳定共存的不同维度的资源社区。在低固定（转移）率，我们的模型预测一个稳定的3种共存的中间富集，同时在高速率的一个大的一组稳定的平衡配置被发现为高富集以及。
2012-04-12 q-bio.PE
The concerted emergence of well-known spatial and temporal ecological patterns in an evolutionary food web model in space
生态系统在空间和时间上表现出多样性的特征模式。找到能够重现和解释观察到的模式的模型对理论来说是一个挑战。自岛屿地理学出现以来，这些模型围绕着物种形成、扩散和灭绝，但它们通常忽略了营养结构。在这里，我们提出并研究了一个空间扩展的进化食物网〈动〉<动>模型，使我们能够研究大型空间系统的几个营养层。我们的计算机模拟表明，该模型同时产生了几个生物多样性模式在空间和时间上，从物种丰度分布的地理范围的盈亏。我们发现，在网络中的营养位置起着至关重要的作用，当涉及到范围大小的时间演变，因为营养环境限制了物种的发生和生存，特别是在较高的营养水平。
2019-10-18 q-bio.PE
Positive steady state in multi-species models of real food webs
文献中的真实食物网〈动〉数据为我们提供了各种物种之间的关系，这些物种的大小，物种的代谢类型和其他有用的信息，这使我们能够定义这些食物网的数学动力学模型的参数，并对这些模型进行理论研究。不幸的是，在这种情况下，研究往往面临物种灭绝的问题，这可能是一个重要的限制因素。在本文中，我们提出了一个简单的算法参数化，导致存在的正的稳定状态，并提高物种的持久性在多物种模型的真实食物网。
2016-10-23 q-bio.PE q-bio.QM
Some Properties of the Speciation Model for Food-Web Structure - Mechanisms for Degree Distributions and Intervality
我们提出了一个数学分析的物种形成模型的食物网〈动〉结构，这在以前的工作中被证明是一个很好的描述食物网〈动〉拓扑结构的经验数据。导出了网络的度分布。的物种形成模型的属性进行比较，成功地描述经验数据的其他模型。有人认为，物种形成模型统一了以前的理论的基本思想。特别是，它提供了一个机制解释的成功的生态位模型的威廉姆斯和马丁内斯和频繁观察的间隔经验食物网。
2005-06-02 q-bio.MN q-bio.PE
A general parameterized mathematical food web model that predicts a stable green world in the terrestrial ecosystem
陆地生态系统总体上是绿色的，每年只有一小部分（<10%）的植物物质被食草动物消耗，但其原因一直不清楚，因为缺乏食物网〈动〉<动>模型来预测食草动物的绝对生物量。在这里，我提出了一个简单的参数化的数学食物网〈动〉<动>模型，可以预测草食动物的生物量密度h（kg蛋白质/m3）和食肉动物c从生态因子〈动〉如植物的营养价值np（kg蛋白/m3）、食草动物nh和食肉动物nc、食肉动物S的搜索效率（体积）（/天）、食草动物eh和食肉动物ec的进食效率（速度）（/天），食草动物和食肉动物生物量的呼吸减少，dh（/天）和dc，食草动物和食肉动物的吸收效率h（比率）和c，以及食肉动物捕食食草动物或食肉动物的概率，Phc（比率）该模型预测，如果食物网〈动〉<动>由三种营养型组成，水平，植物，草食动物和食肉动物;存在食肉动物的内团捕食; np<nh，nc; S>>eh，Phc>Pcc >0，这在地上陆地生态系统中很好地实现，其中植物丰富的“绿色世界”是常见的。从我们的模型计算的h和c表现出良好的协议，从森林中的经验观察，其中h和c都是ca。100毫克（新鲜生物量/平方米），并在稀树草原。该模型预测植物的营养价值和消化率与h和植食强度正相关，这在理论上解释了抗营养或数量防御的户外防御效应（例如，单宁，蛋白酶抑制剂），并预测C和C/H与食草动物的相对生长率呈正相关。该模型将参数化现实引入食物网〈动〉<动>理…
2015-08-04 q-bio.PE
Emergent behaviour in a chlorophenol-mineralising three-tiered microbial `food web'
厌氧消化使水处理行业能够将废水作为产生能量和回收有价值的副产品的资源。厌氧消化过程的复杂性推动了复杂模型的发展。然而，这种复杂性使其难以精确定位稳定性和紧急行为。在这里，广泛使用的厌氧消化模型1号（ADM 1）已被减少到其非常骨干，一个互养的两层微生物食物链〈动〉和一个稍微复杂的三层微生物食物网〈动〉<动>，其稳定性分析作为流入底物浓度和稀释率的函数。以苯酚和氯苯酚降解为参数，稳态始终稳定且无振荡。低输入浓度的氯苯酚足以维持氯苯酚和苯酚降解人口，但导致转化率差，氢通量太低，无法维持氢营养产甲烷菌。氢和苯酚的加入促进了所有三种生物的种群，导致了违反直觉的现象，即（i）苯酚降解者受到氢的刺激，即使氢抑制苯酚降解，以及（ii）脱氯者间接受益于刺激其氢营养竞争对手的措施;这两种现象都暗示了紧急行为。
2015-03-05 q-bio.PE
Untangling the roles of parasites in food webs with generative network models
食物网代表了一组共同出现在栖息地的物种之间的消费者-资源相互作用的集合，但大多数食物网〈动〉<动>研究都忽略了寄生虫及其相互作用。最近的研究提供了相互矛盾的证据，包括寄生虫是否改变食物网〈动〉<动>结构，一些人认为寄生虫之间的相互作用在结构上不同于那些自由生活的物种，而另一些人则声称相反。在这里，我们描述了一个原则性的方法来理解食物网〈动〉<动>结构，结合了一个有效的优化算法，从统计物理称为并行回火与概率概括的经验支持良好的食物网〈动〉<动>小生境模型。这种生成模型的方法，使我们能够严格估计的程度，涉及寄生虫的相互作用是统计上区别于自由生活的物种之间的相互作用，寄生虫的生态位是否表现类似于自由生活的生态位，以及现有的假设食物网〈动〉<动>结构的程度自然恢复。我们将这种方法应用于研究弗伦斯堡峡湾食物网〈动〉<动>，并表明，而捕食寄生虫，寄生虫的伴随捕食，寄生虫的内营养行会的相互作用在很大程度上是无法区分的自由生活捕食相互作用，寄生虫-宿主相互作用是不同的。这些结果为评估物种种类和相互作用对食物网〈动〉<动>结构的影响提供了一个强有力的新工具，从而为阐明寄生虫在食物网中的作用提供了新的思路
2015-05-18 physics.data-an q-bio.PE q-bio.QM
The impact of non-linear functional responses on the long-term evolution of food web structure
我们调查的长期网络结构出现在进化食物网〈动〉<动>模型时，使用不同类型的功能反应。我们发现，只有当种群动力学是这样的，它允许捕食者专注于他们最好的猎物物种的大型和复杂的网络与几个营养层出现。这可以通过使用修改的Lotka-Volterra或Holling/Beddington功能反应来实现，该功能反应具有依赖于捕食者在利用猎物时的效率的有效耦合，或者具有适应性觅食的比率依赖性功能反应。相比之下，如果使用标准的Lotka-Volterra或Holling/Beddington功能反应，长期进化产生的网络几乎所有物种都是基础的，并且这些物种之间还有许多联系。有趣的是，在研究的所有案例中，很大一部分薄弱环节都是食物网进化的自然结果。
2004-01-19 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Predicting the species abundance distribution using a model food web
已经提出了大量的物种多度分布（SAD）模型，其中许多模型与对数正态分布相似，在描述给定的数据集时，它们通常无法与对数正态分布区分开来。生态数据集必然是生态系统的不完整样本，受到统计噪音的影响，并且不能容易地结合起来以产生更接近基本分布的近似值。在本文中，我们使用从生态系统模型中获得的经验数据，详细研究预测SAD，解决功能，可以区分模型，但在现场数据中看到的不好。我们发现，幂律正态分布优于对数正态分布和logit正态分布，并且数据可以在高人口截止值下改善。
2008-05-01 q-bio.PE
Degree Correlations in a Dynamically Generated Model Food Web
我们探索方面的社区结构所产生的一个简单的捕食者-被捕食者模型的生物共同进化，使用大规模的动力学蒙特卡罗模拟。该模型考虑了物种间和物种内对资源的竞争，以及适应性觅食行为。它产生一个亚稳态的低多样性阶段和一个稳定的高多样性阶段。讨论了后一阶段形成的食物网的结构和联合度-出度分布。
2009-11-02 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Phytoplankton temporal strategies increase entropy production in a marine food web model
我们开发了一个基于特征的模型，该模型建立在生物系统进化和组织的假设上，通过实施时间策略，在较长的时间尺度上耗散化学和电磁势，以最大限度地提高熵的产生。一个海洋食物网〈动〉<动>组成的浮游植物，细菌和消费者的功能群，用来探讨如何时间的策略，或缺乏，改变熵产生在一个浅池塘，接收到一个连续的流减少有机碳加上无机氮和太阳辐射与昼夜和季节动态的照明。结果表明，采用明确的生物钟的时间策略产生更多的熵比被动的策略，使用内部碳储存或平衡的增长策略，需要浮游植物生长与固定的化学计量。当社区被迫在高比增长率2 d-1附近运行时，优化引导模型选择表现出冬季与夏季环境条件互补的浮游植物生态型，以增加熵产生。我们还提出了一种新型的基于特质的建模，其中特质值是由最大化熵产生，而不是随机选择。
2020-09-03 q-bio.PE
Role of detritus in a spatial food web model with diffusion
现代生态学的中心主题之一是关于生物群落的复杂性与其稳定性之间是否存在关系的持久辩论。在本文中，我们集中在碎石和空间分散的生态系统的稳定性的作用。使用Monte Carlo模拟，我们分析了两个三级模型的食物网：放牧一个与基础物种（即初级生产者）具有无限的食物资源和碎屑一个，其中的基础物种使用碎屑作为食物资源。虽然绝大多数的理论研究忽略了碎屑，从我们的研究结果可以看出，碎屑食物网〈动〉<动>比放牧更稳定，因为碎屑介导的相互作用减弱了物种密度的波动。由于碎屑模型是更复杂的相互作用模式，我们的研究结果提供了新的证据的复杂性作为增强生态系统稳定性的因素之一的倡导者。
2014-04-14 physics.bio-ph q-bio.PE
Deleting species from model food webs
我们使用食物网模型来研究删除物种对网络中其他物种和整个网络的影响。该模型结合了现实的种群动力学，自适应觅食和其他功能，允许模型网络的建设，类似于经验的食物网。进行了大量的模拟，以产生大量的模型网站上删除实验可以执行。我们删除了400个不同的模型网络中的每一个物种，并确定了平均有多少物种因此从网络中消失。通常只有少数物种灭绝;在任何情况下，网络都没有接近崩溃。接下来，我们研究了一个物种灭绝的概率如何取决于它与被删除物种的关系。这涉及到探索间接捕食者和猎物物种的概念，以及灭绝的概率取决于这两个物种的营养水平的程度。删除对网络本身的影响进行了研究，通过寻找关键物种，其删除造成了重大的重组的社会，也通过寻找一些食物网〈动〉<动>属性（物种数量，链接密度，杂食动物的分数，循环和冗余度）和网络的稳定性删除之间的相关性。除了冗余，我们发现很少或根本没有相关性。特别是，我们没有发现任何证据表明，物种数量增加或每个物种的链接的复杂性是不稳定的。
2004-01-27 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
No complexity-stability relationship in natural communities
我们进行了稳定性分析的119个定量的食物网，使用标准的方法来构建Ecopath质量平衡模型。我们的分析表明，经典的描述复杂性不影响自然食物网的稳定性。食物网〈动〉<动>结构在真实群落中是非随机的，它反映了另一种形式的复杂性，我们发现这种复杂性极大地影响着真实群落的稳定性。我们的结论是，复杂的社区在自然界中的发生是可能的，由于他们的营养结构。
2013-07-20 q-bio.PE
Intervality and coherence in complex networks
食物网-捕食者和猎物的网络-长期以来一直被认为具有"间隔性"：物种通常可以沿着一个单一的轴排列，以这种方式，任何给定的捕食者的猎物往往位于不间断的紧凑间隔上。虽然这个轴的意义-确定为一个"利基"的维度-仍然是一个谜，它被认为是在高度非平凡的食物网结构的基础。考虑到这一点，几十年来大多数营养网络建模都是基于手工分配物种的生态位值。然而，我们在这里认为，间隔不应该被认为是原因，而是食物网结构的后果。首先，分析了一组$46$经验食物网，我们发现，它们也表现出{\it捕食者}的间隔性：任何给定的物种的捕食者可能是连续的猎物，但在不同的顺序。此外，这种性质并不排除营养网络：基因，神经元，代谢物，细胞机器，机场和单词的几个网络被发现近似为食物网的间隔。我们继续表明，一个简单的模型的食物网组装，不使用一个生态位轴，但可以产生显着的间隔。因此，生态位维度（在用于食物网建模的意义上）实际上可能是其他更基本的结构特征的结果，如营养连贯性。我们的结论是，为了更深入地了解生态系统的组装、结构和功能，需要一种新的食物网建模方法，并提出某些被认为是食物网特有的拓扑特征实际上是许多复杂网络所共有的。
2016-03-11 physics.soc-ph q-bio.PE
Density outbursts in a food web model with closed nutrient cycle
提出了一个具有封闭养分循环的空间三级食物网〈动〉模型，并通过Monte Carlo模拟进行了分析。该模型的时间演化揭示了两个渐近状态：一个是所有物种灭绝的吸收状态，另一个是所有物种浓度不为零的共存状态。系统达到吸收状态有两种可能的方式。在某些情况下，密度在模拟开始时非常迅速地增加，然后缓慢地且几乎单调地下降。在其他情况下，$R$、$C$和$D$密度的明显峰值在消光前有规律地出现。这些峰值对应于穿过系统的密度爆发（波）。我们调查的机制，导致波。特别是，我们表明，渗透的碎屑（即。e.营养物质的积累）是波浪出现所必需的。此外，我们的研究结果证实了这一假设，即顶级捕食者在维持食物网〈动〉<动>的稳定性（自上而下控制）发挥着至关重要的作用。
2012-12-21 physics.bio-ph q-bio.PE
A Statistical Social Network Model for Consumption Data in Food Webs
我们适应现有的社交网络的统计建模技术，研究营养食物网中观察到的消费数据。这些数据描述了组成食物网的节点（称为营养物种）的生物体之间的摄食量（非负）。模型的复杂性是由于数据中大量的零，因为网络中的每个节点都是捕食者/猎物，只有少数其他营养物种。许多零被认为是结构性的（非随机的）在喂养行为的上下文中。基础猎物和顶级捕食者节点的存在（那些从不消费的和那些从不消费的，概率为1）给统计建模带来了额外的复杂性。我们开发了一个特殊的统计社会网络模型来解释这样的网络功能。该模型适用于两个经验的食物网，重点是在网络上的海豹的人口规模是各种商业渔业的关注。
2013-09-06 q-bio.PE stat.AP stat.ME
Extinction risk and structure of a food web model
我们详细研究了由Amaral和Meyer提出的营养网模型[Phys. Rev. Lett. 82，652（1999）]。我们关注的是与真实生物食物网相关的小规模系统，波动在其中发挥着重要作用。我们表明，使用Monte Carlo模拟，这样的网络可以是不可行的，导致所有物种在小和/或弱耦合系统的灭绝。并给出了灭绝时间和生存机会的估计。我们发现，在灭绝之前，高度连接的物种（“杂食动物”）的比例正在增加。有活力的食物网呈现金字塔结构，在较低的营养级，被占据的生态位密度较高，而且相邻层次的职业密切相关。我们还证明了食物链〈动〉<动>的长度分布具有指数特征，并且随模型参数的变化很弱。相反，灭绝物种的雪崩大小的分布强烈依赖于网络的连通性。对于松散连接的系统，我们恢复幂律类型的行为与在早期的研究中发现的相同的指数，而密集连接的网络的分布是不是幂律类型。
2007-12-17 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.PE
Trophic coherence determines food-web stability
为什么大型复杂的生态系统是稳定的？理论和当前模型的模拟都预测了随着规模和复杂性的增加而出现的不稳定性，因此几十年来，人们一直认为生态系统必须具有某些未识别的结构特性，才能使它们免于这种结果。我们发现，“营养连贯性”-迄今为止被忽视的功能，目前的结构模型无法重现的食物网-是一个更好的线性稳定性的统计预测比大小或复杂性。此外，我们证明了具有恒定相互作用强度的最大相干网络总是线性稳定的。我们还提出了一个简单的模型，通过正确地捕捉食物网的营养连贯性，准确地再现其稳定性和其他基本结构特征。最值得注意的是，我们的模型表明，稳定性可以随着规模和复杂性的增加而增加。这表明了五月公园的关键，以及生物多样性保护的一系列机会和关注。
2014-11-24 cond-mat.stat-mech math.DS q-bio.PE
The influence of the migration network topology on the stability of a small food web
生态系统的稳定性以及多层网络的拓扑结构与动力学之间的关系是经常在不同社区讨论的重要问题。在这里，我们结合这两个主题，通过调查的迁移网络的拓扑结构的稳定性的四种foodweb模块上的六个补丁的影响。参数的选择，使一个孤立的补丁上的动态有一个周期性的吸引子与所有四个物种的存在，以及吸引的猎物，是首选的顶部捕食者消亡。这里使用的稳定性度量是鲁棒性，它是系统中存活物种的平均比例，并且表现出对迁移率的复杂依赖性。我们使用主成分分析来量化的迁移网络结构的最相关的网络措施，我们评估这些措施和鲁棒性曲线的特征之间的相关性。我们最重要的发现是，更高的连接性的迁移网络导致更大的最大鲁棒性，广泛分布的连接有利于灭绝的首选猎物在中间的迁移率，和迁移拓扑结构具有较大的介数中心更容易灭绝的首选猎物在开始同步。因此，我们的研究表明，动态鲁棒性和空间拓扑结构之间的强相关性，可以作为一个例子，在其他类型的多层网络的类似研究。
2015-04-25 q-bio.PE
Weighted Food Webs Make Computing Phylogenetic Diversity So Much Harder
本研究推广了在加权食物网约束下最大化系统发育多样性的问题，证明即使星形结构也NP难，并提出参数化算法，在顶点覆盖数参数下可固定参数处理。
2025-10-07 cs.DM q-bio.PE
Rapid contemporary evolution and clonal food web dynamics
影响生态群落相互作用的性状进化往往与种群规模的时间变化同时发生，可能改变这些动态的性质。这样的生态进化过程可能是最容易探索的系统与短代和简单的遗传。无性生殖和周期性孤雌生殖的生物，如微藻、枝角类和轮虫，经常统治淡水浮游生物群落，满足这些要求。多个克隆系可以在每个物种内共存很长一段时间，直到固定发生或有性阶段重新洗牌的遗传物质。当克隆在影响种间相互作用的性状上存在差异时，种内克隆动态对种群动力学有重要影响。我们首先考虑一个简单的捕食者-猎物系统与两个猎物基因型，参数化的数据上一个研究充分的实验系统，并探讨如何在防御捕食的猎物种群内的差异程度决定动态稳定性与不稳定性的系统。然后，我们探讨如何增加进化的潜力影响社区动态在一个更一般的社区模型与多个捕食者和多个猎物的基因型。这些例子说明了如何微进化的“细节”，提高或限制遗传表型变化的潜力，可以有显着的影响，同期社区水平的动态和物种的持久性和共存。
2012-06-08 q-bio.PE
An overview of the marine food web in Icelandic waters using Ecopath with Ecosim
捕捞活动具有广泛的影响，影响到目标种群，但不限于此。这些影响影响到被捕捞物种的捕食者和猎物，以及它所栖息的整个生态系统。生态系统模型可用于研究系统内发生的相互作用，包括不同生物之间的相互作用以及渔业与目标物种之间的相互作用。像Ecopath with Ecosim（EwE）这样的营养网络模型可以将捕鱼船队作为顶级捕食者处理，对收获的生物体产生自上而下的影响。这项研究的目的是更好地了解冰岛的海洋生态系统和内部的相互作用。这是通过构建冰岛水域的EwE模型来完成的。该模型在1984年至2013年期间运行，并与生物量估计数、上岸数据和年平均温度的时间序列拟合。通过选择具有最低Akaike信息标准的模型来选择最终模型。使用皮尔逊相关系数、决定系数、建模效率和可靠性指数进行技能评估，以评估模型性能。该模型在模拟先前估计的生物量和已知着陆量时表现令人满意。据估计，大多数具有时间序列的群体对猎物具有自上而下的控制。这些是与低营养级有直接和/或间接联系的捕捞鱼种，未来的捕捞政策应考虑到这一点。这个模型可以作为一个工具，以调查这些政策如何影响冰岛水域的海洋生态系统。
2019-02-01 q-bio.PE
A food chain ecoepidemic model: infection at the bottom trophic level
在本文中，我们考虑了一个三级食物网〈动〉<动>受到疾病影响的底部猎物。由此产生的动态是更丰富的纯人口模型，因为它包含更多的跨临界分岔，粘合在一起的各种平衡，以及持久的极限环，这是不存在的经典情况。最后，在一些平衡中发现了双稳性，导致计算其吸引域与系统结果在其生物学意义方面相关的情况。
2014-03-04 q-bio.PE
The impact of climate change on the structure of Pleistocene mammoth steppe food webs
物种间的相互作用塑造了捕食者-被捕食者网络，影响了群落结构，并可能影响生态动态。长期发生的全球气候扰动很可能对物种相互作用模式产生重大影响。然而，对这些模式如何随时间变化的观察通常仅限于现存的群落，这对于具有长寿物种的群落来说尤其成问题。在这里，我们整合稳定同位素分析和网络理论重建模式的营养相互作用的六个独立的哺乳动物群落，居住在猛犸草原环境横跨西欧阿拉斯加东部更新世。我们使用贝叶斯混合模型来量化猎物对当地捕食者饮食的比例贡献，并评估营养相互作用的结构如何在空间和末次冰期最大值（LGM）中发生变化，这是一个严重影响猛犸象草原群落的全球气候事件。我们发现，大型猫科动物的饮食比其他共同发生的捕食者更受限制，并在很大程度上受到增加{ \it Rangifer}丰度末次盛冰期后。此外，白令人和欧洲社区的结构组织有很大的不同：与欧洲相比，白令人社区的物种相互作用在LGM之前是高度分隔的，或模块化的。这种模块化失去了在末次盛冰期，并在冰川退缩后部分恢复，我们认为，捕食者和猎物之间的模块化的变化可能是由地理岛屿。
2013-01-29 q-bio.PE
Effects of Preference for Attachment to Low-degree Nodes on the Degree Distributions of a Growing Directed Network and a Simple Food-Web Model
我们研究了一个有向网络的增长，其中的增长是由现有的节点添加链接的成本约束。提出了一种新的优先连接方案，新节点以1/ki的概率连接到现有节点i，其中ki是i处的输出链路数。我们计算的度分布的传出链路的渐近制度（t->无穷大），分析和蒙特卡罗模拟。对于大的k，分布的衰减类似于k c^k/Gamma（k），其中c是常数。我们调查的影响，这种偏好的附件计划，通过比较的结果与一个等价的增长模型的程度独立的附件的概率，它给出了一个指数outdegree分布。此外，我们将这种机制与简单的食物网模型，通过实现它的级联模型。我们发现，低度偏好连接机制打破了级联模型中的入度和出度分布之间的对称性。这也导致了我们的网络增长模型和级联模型的出度分布的尾部衰减更快。
2006-03-15 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Coarse-Graining Cascades Within Food Webs
本文提出二元高/低状态的 Boolean 粗粒化食物网模型，用以分析营养相互作用、循环动态与灭绝风险，并揭示顶级捕食者营养短路对级联的缓冲作用。
2025-02-16 q-bio.PE q-bio.QM
Chaos induced coherence in two independent food chains
在混沌平流的搅拌作用下，两个食物网模型的相干演化可以得到。每个食物网模型都维持着一个由捕食者、消费者和植被相互作用组成的三级营养系统。这些人口竞争一个共同的限制资源开放流与混沌平流动力学。在这里，我们表明，两个物种（顶部-捕食者）的不同殖民地混乱平流的射流一样的流可以同步他们的进化，即使没有迁移的相互作用。该演化过程具有相位同步的特征。代表这些物种的变量的相位差（通过希尔伯特变换确定）显示出一致的演变。
2005-07-20 nlin.AO nlin.CD q-bio.PE
Food Web Structure and the Evolution of Ecological Communities
许多相互作用的物种的共同进化的模拟进行使用网络世界模型。该模型有一套现实的捕食者-被捕食者方程，描述了任何结构的食物网物种的种群动态。该方程解释了物种之间对相同资源的竞争，以及捕食者根据进化稳定策略在替代猎物之间的饮食选择。由于物种形成和灭绝事件，目前的一组物种经历了长期的进化。我们总结了宏观进化动力学的物种和物种，以及由模型产生的食物网的统计特性所获得的结果。模拟从少量的物种开始，逐渐发展到平均物种数相对恒定的较大网络。物种的起源和灭绝速度相对较高，但在整个模拟过程中保持大致平衡。当一个“亲”物种经历物种形成时，“子”物种通常会增加到与亲物种相同的营养水平。如果父母处于第二或第三营养级，子物种存活的机会明显高于第一营养级，很可能是由于更高层次的物种有更广泛的猎物选择。新物种的加入有时会导致现有物种的灭绝。亲种灭绝的概率很大，因为它与新物种有很强的竞争。新物种的非亲本竞争者的灭绝概率也比平均水平高得多，新物种的猎物也是如此。新物种的捕食者灭绝的可能性低于平均水平。
2001-05-24 cond-mat nlin.AO q-bio.PE
Modelling the impact of deep-water crustacean trawl fishery in the marine ecosystem off Portuguese Southwestern and South Coasts: I) the trophic web and trophic flows
人口集中在沿海地区，加上人类的直接利用，导致海洋生态系统的变化和恶化进程加快。捕鱼等人类活动加上环境驱动因素（如气候变化）正在对海洋生物多样性构成重大威胁，并直接影响到海洋生物多样性所提供的服务。在葡萄牙南部和西南海岸，深水甲壳类拖网渔业也不例外。人们认识到，这种渔业对一些鱼种有很大影响，同时产生很高的无用渔获率。然而，考虑到基于生态系统的观点，对食物网〈动〉<动>沿线的捕捞影响以及所捕捞鱼种之间的生物相互作用仍然知之甚少。这些影响尤其令人不安，而且考虑到可能产生的连锁反应，令人关切。面对恢复和养护海洋环境的主要政策和立法文书，时代要求对渔业管理采取基于生态系统的办法。为此，我们使用一个食物网〈动〉<动>建模（Ecopath与Ecosim）的方法来评估这种特殊的渔业对葡萄牙南部和西南部的海洋生态系统的捕捞影响。特别是，我们描述的食物网〈动〉<动>的结构和功能，确定主要的关键物种和/或群体，量化的主要营养和能量流，并最终评估捕捞对目标物种的影响，也对生态系统的生态和基于生态系统的指标。最后，我们研究了模型的局限性和弱点，以寻求潜在的改进和未来的研究方向。
2019-03-27 q-bio.PE
Predicting trophic relations in ecological networks: a test of the Allometric Diet Breadth Model
很少有食物网〈动〉<动>理论的假设/预测可以很容易地用经验数据来检验。一个例外是由简单的概率模型食物网〈动〉<动>结构，其可能性已被推导出来。在这里，我测试的性能更复杂的模型食物网〈动〉<动>结构，是接地的异速生长缩放的相互作用与身体大小和最佳觅食理论（异速生长饮食宽度模型- ADBM）。这种确定性模型已被评估测量正确预测的营养关系的分数。我将此值与基于身体大小的简单模型产生的值进行对比，发现数据并不有利于更复杂的模型：异速生长缩放和最佳觅食的信息并没有显着增加数据的拟合。此外，我采取了不同的方法，并计算的p值的营养相互作用的ADBM正确预测的比例相对于三个概率空模型。我发现ADBM在预测链接方面显然比随机图更好，但其他模型可以做得更好。虽然最佳觅食和异速生长缩放可以提高我们对食物网的理解，但模型需要改进以找到数据的支持。
2009-11-10 q-bio.PE q-bio.QM
Generalized modeling of ecological population dynamics
在过去的几年里，一些作者使用广义模型的方法来研究食物链〈动〉<动>和食物网的动力学。广义模型接近随机矩阵模型的效率，同时与传统的基于微分方程的模型一样可直接解释。在这里，我们提出了一个教学介绍广义建模的方法。本介绍比以前的出版物更强调广义建模的基本概念。此外，我们提出了一个捷径，可以显着加快制定广义模型，并引入一个迭代程序，可用于完善现有的广义模型，通过整合新的生物学见解。
2010-10-12 q-bio.PE
Evolutionary ecology in-silico:evolving foodwebs, migrating population and speciation
我们通过考虑同一生态系统中生物体从一个“斑块”到另一个“斑块”的可能运动，概括了我们的进化生态学的“统一”模型。我们对生态系统的空间扩展进行建模（即，地理学）由一个正方形网格组成，每个站点对应一个不同的“补丁”。一个自组织的等级食物网〈动〉<动>描述了生态系统中的捕食者-食饵关系。同一种在不同斑块的食性〈动〉<动>相同，但繁殖特征不同。通过进行计算机模拟到$10^9$时间步长，我们发现，根据参数集的值，物种的寿命分布可以是指数或幂律的组合。我们的“统一”模型的其他一些特征对生物体的迁移是强大的。
2004-03-27 q-bio.PE q-bio.QM
Exploring the Dynamics of Lotka-Volterra Systems: Efficiency, Extinction Order, and Predictive Machine Learning
Montclair State University（蒙特克莱尔州立大学）；British Antarctic Survey（英国南极调查局）
本研究利用 cascade model 探索 Lotka-Volterra 生态系统的动力学，发现营养效率导致系统非持久，并通过聚类分析与机器学习模型基于参数总和预测物种灭绝数量及顺序。
2024-10-14 cs.LG q-bio.PE
Network Growth with Preferential Attachment for High Indegree and Low Outdegree
我们研究了一个有向运输网络的增长，如食物网，其中链接携带资源。我们提出了一个增长过程中，新的节点（或物种）优先附着到现有的节点高度（在食物网语言，猎物的数量）和低度（或捕食者的数量）。我们称之为反向优先连接的方案旨在最大化每个新节点的可用资源量。我们表明，outdegree（捕食者）分布衰减至少呈指数快速大outdegree和指数分布和δ函数之间是连续可调的。在大网络极限下，入度（食饵）分布是泊松分布。
2008-03-17 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Species assembly in model ecosystems, I: Analysis of the population model and the invasion dynamics
最近，我们引入了一个简化的生态系统组装模型（Capitan等人，2009年），我们能够以精确的方式绘制出由外部入侵产生的所有组装途径。在本文中，我们提供了一个更深入的分析模型，获得分析结果，并介绍了一些近似，使我们能够重建我们以前的工作的结果。特别地，我们证明了一类非常一般的营养级结构食物网的种群动力学方程存在唯一的全局稳定的内部平衡点。我们分析表明，社区发现的组装过程的最终状态是金字塔形的，我们发现，在任何营养水平的任何物种的平衡丰度是近似成反比的物种数量在该级别。我们还发现，入侵居民社区的顶级捕食者的人均增长率是理解我们以前的工作中报告的复杂的最终状态的关键。这些速率的符号允许我们在参数空间中分离区域，其中最终状态是单个社区或包含多个社区的复杂集合。我们还建立了分析近似的物种丰度的时间演变，使我们能够确定，高精度，入侵可能导致的灭绝的顺序。最后，我们应用这种分析来获得最终状态的社区。为了测试的准确性的过渡概率矩阵产生的分析过程中的最终状态，我们比较了这些集的平均值与从图中获得的数值积分的Lotka-Volterra方程。协议非常好。
2010-09-22 q-bio.PE
Evidence for the Dominance of Indirect Effects in 50 Trophically-Based Ecosystem Networks
间接效应是生态系统中的强大影响力，可以维持物种多样性〈动〉性<动>，并以令人惊讶的方式改变物种之间的明显关系。在这里，我们应用网络环境分析，以50个基于生态系统的营养生态系统模型，以测试的假设，间接流在生态系统网络中占主导地位的直接流。此外，我们使用基于蒙特卡罗的扰动来研究这些结果对基础数据中潜在误差的鲁棒性。为了解释我们的研究结果，我们进一步研究了微生物食物网〈动〉<动>在回收能源物质中的重要性，使用芬兰循环指数的组成部分和环境中心性的分析。我们发现，间接流量占主导地位的直接流量在37/50（74.0%）的模型。当我们只考虑具有循环结构和微生物食物网〈动〉<动>的模型时，这增加到31/35（88.5%）个模型。不确定度分析表明，I/D值的误差小于引入模型的$\pm$ 5%误差，表明结果对不确定性具有鲁棒性。我们的研究结果表明，微生物食物网〈动〉<动>介导的循环在某些系统中的比例很大（中位数= 30.2%），但它的作用是高度可变的，在这些模型中，与文献一致。我们的结果与之前的工作相结合，强烈表明间接影响是生态系统活动的主要组成部分。
2010-09-09 q-bio.MN q-bio.PE
An individual-based predator-prey model for biological coevolution: Fluctuations, stability, and community structure
利用线性稳定性分析和大规模动力学Monte Carlo模拟方法研究了一个基于个体的捕食-被捕食生物协同进化模型。该模型表现出近似1/f噪声的多样性和人口规模的波动，它产生了一个序列的准稳定社区的形式简单的食物网。这些社区对一个或几个物种的损失是相当有弹性的，这反映在不同的幂律指数的持续时间的社区和物种的寿命。前者的指数接近-1，而后者接近-2。不断发展的社区，包括程度（捕食者和猎物）的分布和比例的基础，中间和顶部的物种的统计特征，比较合理的真实食物网的数据。
2007-04-24 cond-mat.stat-mech nlin.AO q-bio.PE
Stoichiometric ontogenetic development influences population dynamics: Stage-structured model under nutrient co-limitations
针对现有阶段结构种群模型未考虑食物质量、化学计量食物网模型忽略阶段结构的缺陷，本文构建营养共同限制下的化学计量阶段结构生产者-牧食者模型，揭示了化学计量约束对结构种群动态的影响机制。
2025-11-17 math.DS q-bio.PE
