Two predators one prey model that integrates the effect of supplementary food resources due to one predator's kleptoparasitism under the possibility of retribution by the other predator
本文研究一种捕食者盗窃寄生、另一捕食者可能报复的两捕食者一猎物模型，分析平衡点稳定性及多种分岔，揭示捕食者增长率对Hopf分岔类型和物种共存的影响。
2023-05-27 q-bio.PE
Turing patterns and apparent competition in predator-prey food webs on networks
反应扩散系统可能导致形成稳态异质空间图案，称为图灵图案。它们的数学公式对于一般的斑图形成的研究是重要的，并且在生物学的许多领域，如生态学和形态发生中起着中心作用。在本研究中，我们专注于图灵模式的作用，在描述的捕食者和食饵物种的丰度分布在斑块中的无标度网络结构。我们扩展了Nakao和Mikhailov提出的原始模型，考虑食物链中的几个相互作用的猎物和捕食者。我们确定的物种分布模式显示高度的明显竞争驱动的图灵不稳定性。我们的研究结果提供了进一步的迹象表明，丰富的斑块之间的分布差异可能是，至少部分是由于自组织图灵模式，而不一定是内在的环境异质性。
2012-07-14 nlin.PS physics.bio-ph q-bio.PE
An ecoepidemic food chain with the disease at the intermediate trophic level
我们考虑一个三级食物链，其中流行病影响中间人群。两个模型，分别允许无限的食物供应的底部猎物，或相反，假设它的逻辑增长。与富集悖论有关的反直觉结果表明，通过向底层猎物提供大量食物，可以在适当的情况下根除顶层捕食者和疾病。
2014-04-04 math.DS q-bio.PE
Predator-prey density-dependent branching processes
本文提出两个密度依赖分支过程建模捕食者-猎物种群，分析固定、灭绝与共存条件及极限增长率，并证明资源有限时系统几乎必然灭绝。
2024-06-28 math.PR q-bio.PE
Hunting Co-operation in the Middle Predator in Three Species Food Chain Model
提出了一个三种群食物链〈动〉<动>模型，模型中的中间捕食者之间存在捕食合作。在这个模型中，第三个物种捕食中间物种，中间物种捕食第一个物种。中间捕食者之间的狩猎合作对捕食者和猎物的数量都有影响。我们从理论和数值上研究了模型的线性稳定性。我们进行了两个参数的数值分析，以检查长期的行为和变化的物种数量方面的狩猎合作。我们的研究结果支持了具有狩猎合作的两种群食物链〈动〉<动>模型的假设。
2020-06-30 math.DS 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
Quantitative patterns in the structure of model and empirical food webs
我们分析了模型食物网和15个社区食物网从各种环境的属性。我们首先对威廉姆斯和马丁内斯的利基模型进行理论分析。我们推导了物种的猎物数，捕食者数和营养链总数的分布的解析表达式，并发现它们遵循普遍的函数形式。我们还推导出其他一些生物相关参数的表达式，包括顶部，中间，基底和食人族物种的比例，一般性和脆弱性的标准差，物种的猎物数量和捕食者数量之间的相关系数，和非线性。我们表明，我们的研究结果是强大的，而一般条件下。然后，我们使用我们的分析预测作为指导，以分析15个最完整的经验食物网。我们发现定量统一的模式，描述模型的食物网和大多数考虑的营养网的属性。我们的研究结果支持一个强有力的新假设，经验分布的猎物和捕食者的数量遵循普遍的功能形式，没有自由参数，符合我们的分析预测。此外，我们发现，经验观察到的相关系数，rectativity，和食人物种的分数是一致的，我们的分析表达式和模拟的生态位模型。最后，我们表明，节点之间的平均距离和平均聚类系数表现出高度的规律性的经验数据和模拟的小生境模型。我们的研究结果表明，统计物理学的概念，如缩放和普遍性可能是有用的自然生态系统的描述。
2004-01-16 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
Effects of Marine Reserve Creation in Single Species and Prey-Predator Models
该研究针对单物种及猎物-捕食者渔业模型，分析了捕捞努力量接近物种灭绝阈值时设立海洋保护区的效应，明确了兼顾捕捞水平与种群可持续的保护区规模。
2024-03-05 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
An agent-based approach to food web assembly
提出了一种基于Agent的种群动力学模型。该模型的预期行为的种群动力学的方程为基础的网络世界模型，其中大型社区的物种可以生长在进化的时间尺度。这样的社区可以在基于代理的模型中使用，而不会破坏食物网〈动〉<动>结构，因此可以实现进化时间和基于个体的动力学的统一模型。个体遇到潜在的猎物，通过自然选择达到最佳觅食策略。
2008-11-14 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
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 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
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
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
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
An Investigation of Additional Food Models with Generalised Functional Response
Iowa State University（爱荷华州立大学）；Ames National Laboratory（艾姆斯国家实验室）
研究一类广义附加食物捕食-被捕食模型，建立共存平衡全局稳定的条件，发现Holling IV型功能响应下余维3的Bogdanov-Takens分岔，并揭示附加食物增加反应网络缺陷度与复杂分岔的可能联系。
2026-06-26 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
Stability of Degree Heterogeneous Ecological Networks
生态稳定〈动〉<动>的一个经典测量方法描述了群落在小扰动后恢复平衡的趋势。虽然许多进展表明这些社区的网络结构如何严重限制这种趋势，但这些进展中很少有解决网络结构最基本的属性之一：具有不同数量链接的节点之间的异质性。在这里，我们系统地探讨这种性质的“程度异质性”，并发现其对稳定性的影响系统地不同类型的种间相互作用。度异质性在具有竞争性和互利性相互作用的生态网络中总是不稳定的，而它对食物网等捕食者-猎物相互作用网络的影响取决于猎物的邻近性，即，物种在群落生态位空间中消耗一系列完整猎物的程度。增加程度的异质性稳定的食物网，除了那些最接近。这些发现有助于解释以前无法解释的观察结果，即食物网高度但不完全连续，更广泛地说，加深了我们对复杂生态网络稳定性的理解，对其他类型的动力系统具有重要意义。
2015-06-05 physics.soc-ph q-bio.PE
Food-chain competition influences gene's size
我们分析了Bak-Sneppen捕食者-猎物食物链〈动〉自组织对进化物种核苷酸含量的影响。在我们的模型中，所考虑的物种的基因组已表示其核苷酸基因组分数，我们已经应用了两个参数的木村模型的取代，包括分数的变化在时间上。在随机数发生器的帮助下确定初始核苷酸分数和替换率。在Bak-Sneppen模型中，基因组核苷酸分数偏离其平衡值起着适应度参数$B$的作用。我们的发现是，阈值适合度越高，在进化过程中，核苷酸含量分化程度越强的物种数量波动越频繁;在食物链〈动〉竞争中存活下来的最古老的物种可能具有特定的核苷酸分数，从而可能产生长基因
2006-01-23 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
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 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
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
What causes the increase in aggregation as a parasite moves up a food chain?
生态寄生虫学的一般规律是稀缺的。在这里，我们评估了100多位作者发表的数据，以确定是否在生活周期〈动〉<动>的主机的数量与鱼类寄生虫在不同阶段的聚集程度。对寄生虫物种进行分类分组，以尽可能产生每组20个或更多的数据点。大多数寄生虫保持在一个营养级比那些已经通过了食物链〈动〉<动>聚集。我们使用一个随机模型表明，高寄生虫过度分散在捕食者可以仅仅是寄生虫在他们的猎物积累的结果。该模型的进一步发展表明，捕食者的喂养行为随年龄的变化可能会进一步增加寄生虫聚集。
2016-07-19 q-bio.PE
Stage structured prey-predator model incorporating mortal peril consequential to inefficiency and habitat complexity in juvenile hunting
研究了具有比率依赖功能反应的两种群捕食-被捕食生物系统的动力学问题，其中考虑了捕食者在幼年期和成熟期的捕食能力.但是，只有成熟的捕食者被推断为有效地杀死猎物而没有任何负面影响。幼鱼捕食者的死亡风险是由于幼鱼的低效率率加上栖息地的复杂性，这是在反捕食行为的形式采取的猎物与他们的栖息地的帮助下，或在一个领域的通才中捕食者的形式。为了避免任何一个物种的灭绝和保护生态系统的食物链〈动〉<动>，深入研究了生态系统所有平衡点的存在性和稳定性以及持久性、跨临界和Hopf分支.通过数值模拟，证实了结果以及生物系统对一些关键参数的依赖性。研究发现，由于捕食者的一些无效参数值，在系统的平凡平衡点和轴平衡点之间以及共存的周期点之间形成了一个有趣的极限环，捕食者的无效参数相对于所面临的阻力，对控制生态系统中各物种的密度起着至关重要的作用。
2022-05-08 q-bio.PE
Stability Criteria for Complex Ecosystems
40年前，罗伯特·梅（Robert May）通过证明足够大或足够复杂的生态网络持续存在的概率接近于零，对生态学的一个核心信念提出了质疑。为了证明这一点，他分析了物种随机互动的大型网络。然而，在自然系统中，物种对具有明确定义的相互作用（例如，捕食者-猎物、互惠或竞争）。在这里，我们扩展五月的结果，这些关系，并发现显着的差异捕食者-猎物的相互作用，增加稳定性，互利和竞争，这是不稳定的。我们提供了所有情况下的分析稳定性准则。这些结果在生态学中具有广泛的适用性。例如，我们发现，令人惊讶的是，当我们施加现实食物网〈动〉<动>结构或我们引入一个大的优势弱相互作用的捕食者-猎物网络的稳定性的概率降低。同样，稳定性也会受到双向互惠网络嵌套的负面影响。
2011-05-10 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
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
Biodiversity in model ecosystems, II: Species assembly and food web structure
这是两篇论文中的第二篇，致力于竞争和生物多样性的人口模型之间的关系。本文考虑通过不断引入新种〈动〉<动>使种群动力学远离不动点的物种聚集模型，并将系统在不动点处的共存条件推广到这类模型.我们在这里定义的共享猎物的物种之间的生态重叠，提供了一个有效的种间竞争和营养网络拓扑结构的定量测量。我们得到的重叠分布的一个新的模型的基础上的移民和物种形成的模拟，并表明，他们是在很好的协议与三个大的天然食物网测量。正如第一篇论文所讨论的，环境的快速波动与竞争物种共存的条件相互作用，限制了一个营养级所能容纳的最大生物多样性。生物多样性的水平限制与能量耗散或波动增长相结合，在我们的模型中，这限制了食物网在垂直方向上的长度。这些成分产生一个有效的食物网模型，产生一个生物多样性的配置文件，最大的中间营养级，在现场研究的协议。
2005-02-19 q-bio.PE
The Origin of Motif Families in Food Webs
食物网已被发现表现出显着的模体配置文件，在所有可能的三个物种的子图的相对流行的模式，这已经与生态系统的属性，如稳定性和鲁棒性。分析了46个不同类型的食物网，我们发现，大多数食物网属于两个不同的基序家族之一。家庭之间的分离是很好地预测的有向网络的层次顺序的全球措施-营养相干。我们发现，营养连贯性也是一个很好的预测的程度杂食性，定义为倾向的物种，以多个营养水平。我们比较我们的研究结果的网络组装模型，承认可调营养相干通过一个单一的自由参数。该模型能够通过改变该参数生成两个家庭中的任何一个的食物网，并正确地分类我们的数据库中几乎所有的食物网。这在食物网中建立了全球秩序和地方捕食模式之间的联系。
2016-09-14 physics.soc-ph q-bio.PE
Additional Food Enhances the Bifurcation Structure of Predator Competition Models
Iowa State University（爱荷华州立大学）；Marshall University（马歇尔大学）
研究具有广义捕食者竞争和Holling II型功能反应的额外食物模型，发现其有复杂分岔结构，包括至少4维（或3维）的尖点型（或焦点型）Bogdanov - Takens分岔、3维的全局Hopf分岔和3维的同宿分岔，证明额外食物可增强Bazykin型模型分岔结构，对虫害管理有启示。
2026-07-22 q-bio.PE
Hunting, food subsidies, and mesopredator release: the dynamics of crop-raiding baboons in a managed landscape
建立保护区或公园已成为保护野生动物的重要手段。然而，在这些公园的边缘经常发生的人与野生动物的冲突可能会破坏他们的保护目标。许多非洲保护区经历了顶级掠食者的同时下降，狒狒丰度和居住在公园边界附近的人类密度增加。狒狒然后采取远足公园以外的掠夺粮食作物，与人类人口的冲突。我们模拟了公园中的中捕食者（狒狒），顶级捕食者和共享猎物的相互作用，以分析四个组成部分如何影响中捕食者选择作物袭击的时间比例：1）顶级捕食者的存在; 2）作物的营养质量; 3）中捕食者“害羞”离开公园;和4）人类狩猎中捕食者。我们预测，在公园中的顶端捕食者的存在是最有效的方法控制中捕食者丰度，从而显着降低其对作物的影响。人类对中型捕食者的狩猎效果不太好，因为它只发生在农作物掠夺旅行期间。此外，使农作物不那么有吸引力，例如通过种植远离公园边界的农作物或种植营养较少的农作物，可以减少中食动物作物掠夺的时间。
2015-08-25 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
Optimum foraging area in a three-trophic food chain
Universidade Federal do Paraná（巴拉那联邦大学）；Universidade Estadual Paulista（圣保罗州立大学）；Universidade Estadual de Campinas（坎皮纳斯州立大学）
本研究通过三营养级捕食者-猎物模型，结合元胞自动机与配对近似，发现最优觅食区域不最大化种群密度，而是形成一系列可共存的进化稳定策略。
2026-09-16 physics.bio-ph 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
Evolution of Fear and Social Rewards in Prey-Predator Relationship
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）
本研究通过进化模拟揭示捕食压力如何塑造恐惧和社交奖励的进化，发现捕食者在恐惧和集体群体奖励的进化中起关键作用。
2026-02-07 cs.AI cs.NE q-bio.PE
On the relationship between cyclic and hierarchical three-species predator-prey systems and the two-species Lotka-Volterra model
我们的目的是澄清相互作用的三种群模型和两种群Lotka-Volterra（LV）模型之间的关系。利用平均场理论和二维正方格子上的Monte Carlo模拟，研究了两种不同的三种群捕食-食饵相互作用系统的时间演化特征：（1）总粒子数守恒但反应速率强烈不对称的循环石头剪刀布（RPS）模型，该模型使系统向构型空间的一角演化;（2）在LV模型中，在捕食者和被捕食者之间插入一个中间种群的分层食物链〈动〉<动>。对于模型变体（1），我们证明了LV系统很好地近似了这个随机空间三种群角RPS模型稳态下两个少数种群的进化特性，其新兴的特征是局部种群聚集，持续振荡动力学，相关的时空模式，以及通过捕食率中的淬灭空间无序增强适应度。相比之下，我们不能确定任何制度的层次模型（2）将减少到两个物种的LV系统。在存在对交换过程的情况下，系统基本上保持良好的混合，我们通常发现空间扩展模型（2）的Monte Carlo模拟结果与相应的平均场速率方程的预测一致。如果传播只发生通过最近的邻居跳，小人口集群出现，但中间物种集群的要求显然破坏捕食者和猎物之间的时空相关性，并相应地消除了许多有趣的波动现象的特点随机空间LV系统。
2012-02-13 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Lotka-Volterra predator-prey model with periodically varying carrying capacity
本文研究周期性承载能力下随机空间Lotka-Volterra捕食者-猎物模型，发现周期变化扩大物种共存参数区域，并揭示共振效应与噪声对时空斑图和相变的影响。
2023-06-12 cond-mat.stat-mech 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
Persistence in Stochastic Lotka--Volterra food chains with intraspecific competition
本文研究了随机环境下一类简单的Lotka-Volterra食物链的演化问题。它可以被看作是Hening和Nguyen（J. of Math. Biol.'18）的配套论文，其中我们在假设捕食者之间没有种内竞争的情况下描述了这种食物链的持久性和灭绝。在目前的文件中，我们专注于当所有物种的经验内竞争的情况下。我们分析的食物链由一个猎物和$n-1$捕食者组成。$j$第一种捕食者吃掉$j-1$第一种，然后被$j+1$第一种捕食者吃掉;这样，每个物种最多只与两个其他物种相互作用--在营养链中，这些物种直接位于它的上方或下方。我们表明，一个可以分类，基于入侵率的捕食者（我们可以确定通过算法的系统的相互作用系数），物种灭绝，收敛到他们独特的不变概率测度。我们得到更强的结果比在没有种内竞争的情况下，因为在这种情况下，我们可以利用的一般结果的Hening和Nguyen（Ann.的应用概率）。与文献中的大多数结果不同，我们对非退化和退化噪声进行了深入分析。我们展示我们的一般结果，通过分析植物-食草动物-捕食系统中的营养级联，并提供持久性/灭绝的食物链长度$n\leq 3$的标准。
2018-04-02 math.PR q-bio.PE
Dynamical systems on large networks with predator-prey interactions are stable and exhibit oscillations
研究了稀疏随机图上具有捕食-被捕食等相互作用的线性动力系统稳定性，发展了稀疏Jacobian矩阵谱分布的精确理论，发现仅含捕食-被捕食相互作用的对抗性系统在无限尺寸下稳定并伴随振荡行为及相变。
2025-01-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Stochastic Lotka-Volterra food chains
本文研究了具有环境随机性的Lotka-Volterra系统所模拟的简单食物链中物种的持续生存和绝灭。文献中对确定性Lotka-Volterra系统已有较好的结果，但对随机Lotka-Volterra系统的研究却很少。我们分析的食物链由一个猎物和$n-1$捕食者组成。第一种捕食者吃掉第$j-1$种，然后被第$j+1$种捕食者吃掉;这样，每个物种最多只与另外两个物种相互作用--在营养链中，它们的位置在它的上面或下面。我们可以分类，根据一个明确的数量取决于系统的相互作用系数，物种灭绝，收敛到他们独特的不变概率测度。我们的工作可以看作是Gard和Hallam '79的确定性结果到随机环境的自然扩张。作为一个结果，我们表明，环境随机性使物种更有可能灭绝。然而，如果环境的波动很小，持久性的确定性设置是保存在随机系统。我们的分析还表明，正如预期的那样，新的顶级捕食者的加入使不同的物种更容易灭绝。我们的分析的另一个新颖之处是，我们可以描述的行为时，噪声是退化的系统。这是相关的，因为环境对不同物种的影响之间可能存在很强的相关性。
2017-03-14 math.PR q-bio.PE
Stochastic population dynamics in spatially extended predator-prey systems
空间扩展的种群动力学模型，将内在噪声作为案例研究的波动和相关性在生物系统中的作用。包括空间结构和随机噪声在捕食者-猎物竞争失效的确定性Lotka-Volterra图片的中性种群周期。随机模型产生长期不稳定的人口振荡源于共振放大机制。在空间扩展的捕食-被捕食系统中，人们观察到噪声稳定的活动和持续的相关性。波动引起的振动参数的重整化可以微扰分析。临界动力学和非平衡弛豫动力学在捕食者灭绝阈值的特点是定向渗流普适类。空间或环境的变化导致更多的本地化补丁，提高了两个物种的密度。将可变的速率附加到单个粒子上，并允许性状遗传受到突变的影响，这会导致速率分布的快速进化动力学。循环竞争与石头剪刀布相互作用的随机空间变量说明了种群动力学和进化博弈论之间的联系，并展示了空间如何有助于保持多样性。在两个维度上，三个物种的循环竞争模型的May-Leonard型的特点是螺旋图案的出现，其属性是阐明了一个复杂的Ginzburg-Landau方程的映射。一般食物网络的扩展可以在平均场水平上进行分类，这提供了对随后的合作性和联盟出现的基本理解。新的时空模式是竞争联盟形成的结果，例如每个都包含石头剪刀布竞争游戏的粗化域。
2017-12-26 cond-mat.stat-mech nlin.PS q-bio.PE
Infectious Disease Induces Emergent Oscillations, Extinction and Changes in Community Persistence in a Food Chain
Sharif University of Technology（谢里夫理工大学）；SRH University of Applied Sciences Heidelberg（SRH海德尔堡应用科学大学）；Zuse Institute Berlin（柏林祖斯研究所）
研究传染病对食物链的影响，通过在广义Lotka-Volterra方程支配的食物链模型中引入新参数实施SIR模型，发现传染病使捕食者种群规模有时振荡，顶级捕食者在特定参数下可能灭绝，且改变群落持久性。
2026-07-17 nlin.CD physics.soc-ph 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
Globally synchronized oscillations in complex cyclic games
石头剪子布（RPS）博弈及其推广${\cal S}>3$种群的循环相互作用模型研究得很好。然而，4是最少的物种数，通过允许其他相互作用超越单一的循环回路，打破了食物图的完全不传递性和一个捕食者，一个猎物的对称性。Lütz { \it et al}（J. Theor. Biol.{ \bf 317}（2013）286）已经表明，正方形晶格上存在两个不同的相，其中四个或三个物种共存。在这两个阶段中，每个代理人最终都被它的捕食者之一所取代，但只要相互作用是短程的，这些策略振荡就会保持局部化。远处的区域可能是异相的，或者是通过不同食物网〈动〉<动>循环的（如果有的话）。在这里，我们表明，在替换的最小分数$Q_c$的短程相互作用的长程的，有一个Hopf分岔和全球振荡变得稳定。令人惊讶的是，为了建立如此长的距离，全球同步，四个物种共存阶段需要比三个物种阶段更少的长程相互作用，而人们会天真地期望相反。此外，偏离高度均匀的条件（$χ=0$或1）会增加$Q_c$，并且食物网〈动〉<动>越不均匀，同步就越困难。通过进一步增加$Q$，在三种物质相保持稳定的同时，四种物质相转变为吸收的单种物质状态。当相互作用图有多个子环和几个可能的局部循环时，${\cal S}>3$的全局振荡相的存在导致了这样的猜想，即全局振荡是一个普遍的特征，即使对于大的、现实的食物网也是如此。
2014-03-15 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Effects of free-ranging livestock on sympatric herbivores at fine spatiotemporal scales
了解野生动物与牲畜的相互作用对于保护区的设计和管理至关重要，这些保护区旨在保护世界范围内与人类发生冲突的大型哺乳动物群落。需要量化物种相互作用的强度和方向的一个例子是中国新建立的保护区中大型猫科动物的保护。目前，在中国东北的森林景观中，自由放养的牲畜使濒临灭绝的东北虎和东北豹的食物和栖息地退化，但牲畜如何影响这些捕食者的主要有蹄类猎物对栖息地的利用的定量评估非常有限。在这里，我们研究了牲畜有蹄类动物的相互作用，使用大规模的相机陷阱数据在新成立的虎豹国家公园在中国东北，俄罗斯边境。我们使用N-混合模型，两个物种占用模型和活动模式重叠，以了解牛放牧对三种有蹄类动物（野猪〈动〉<动>，狍〈动物〉<动物>）在一个精细的时空尺度的影响。我们的研究结果表明，将生物与牛的相互作用有显着的负面影响，遇到三个有蹄类动物，梅花鹿特别是流离失所，因为更多的牛侵占森林栖息地，因为它们表现出低水平的共生与牛的栖息地利用。这些结果，结合时空重叠，提出了精细规模的回避行为，他们可以帮助完善战略，保护老虎，豹子及其猎物在人类占主导地位的跨界景观。逐步控制牛只及其对生物多样性的影响，同时满足当地社区的经济需求，应该是中国政府的重点优先行动。
2020-01-24 q-bio.PE
Self-optimization, community stability, and fluctuations in two individual-based models of biological coevolution
我们比较和对比两个基于个体的生物协同进化模型的长期动力学性质。选择通过多物种，随机种群动力学与繁殖概率，非线性依赖于所有物种的种群密度居住在社区。新种〈动〉<动>是通过突变引入的。这两种模型都适合精确的线性稳定性分析，我们比较了分析结果与大规模的动力学Monte Carlo模拟，获得的人口规模作为一个平均种间相互作用强度的函数。随着时间的推移，模型通过变异和选择进行自我优化，以近似最大化社区适应度函数，仅受特定模型内部的约束。如果物种间的相互作用是随机分布在一个包含正值的区间上，系统将向自我维持的互惠社区进化。相反，对于捕食者-猎物的情况下，矩阵的相互作用是反对称的，和一个非零的人口规模必须由外部资源。两种模型的多样性和种群规模的时间序列显示近似1/f噪声和幂律分布的群落和物种的寿命。对于互惠模型，这两个寿命分布具有相同的指数，而对于捕食者-食饵模型，它们的指数是不同的。这种差异可能是由于更大的弹性对大规模的捕食者-猎物模型所产生的食物网样社区。
2007-05-03 cond-mat.stat-mech nlin.AO q-bio.PE
Rescuing ecosystems from extinction cascades through compensatory perturbations
气候变化、过度开发、入侵物种和生境退化造成的食物网扰动往往造成最初的物种损失，从而导致一系列的二次灭绝，给生态系统保护工作带来相当大的挑战。在这里，我们设计了一个系统的基于网络的方法，以减少使用预测建模框架的二次预防的数量。我们发现，一个物种的灭绝往往可以通过同时去除或其他特定物种的种群抑制来补偿，这是一种违反直觉的效应，以前没有在复杂的食物网中进行过测试。这些补偿扰动往往涉及远程的相互作用，是不明显的，从当地的捕食者-猎物的关系。在许多情况下，即使是早期删除一个物种，最终将灭绝的级联被发现显着减少级联灭绝的数量。这些补偿扰动只利用系统中可用的资源，并说明了人类干预与预测建模相结合的生态系统管理的潜力。
2011-03-08 cond-mat.dis-nn nlin.AO nlin.CD
Dynamically evolved community size and stability of random Lotka-Volterra ecosystems
本文利用动力生成泛函研究了具有随机相互作用系数的Lotka-Volterra系统中社区演化的稳定性和规模。生态系统的规模不是从一开始就确定的。相反，我们从一组可能的物种开始，这些物种可能会灭绝。有多少物种存活下来取决于相互作用矩阵的性质;在我们的模型中，在平稳状态下产生的食物网〈动〉<动>的大小是系统本身的性质，而不是大多数基于随机矩阵理论的研究中的控制参数。我们发现，捕食关系增强稳定性，物种相互作用的变异性促进不稳定性。物种间耦合的复杂性导致生态群落的规模缩小。因此，动态演化的群落规模和稳定性是正相关的。
2018-08-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Bioenergetic trophic trade-offs determine mass-dependent extinction thresholds across the Cenozoic
本研究开发三级营养食物链理论框架，基于生物能量权衡探索哺乳动物种群动态，发现体型依赖性灭绝阈值，揭示捕食者体型与饮食限制的关联及饮食泛化对食肉动物体型的影响。
2025-02-18 q-bio.PE
Interspecific dispersal constraints suppress pattern formation in metacommunities
本研究探讨了种间扩散规则对集合群落空间斑图形成的影响，发现适应性扩散约束（如猎物追踪和捕食者回避）会抑制斑图形成，但在物种丰富的食物网中该效应会被抵消。
2024-03-19 nlin.AO q-bio.PE
