Fixation properties of rock-paper-scissors games in fluctuating populations
石头剪刀布游戏隐喻性地模拟了生态学和微生物学中的循环优势。在静态环境中,这些模型的特点是固定概率服从两个不同的“法律”在大型和小型混合人口。在这里,我们研究了这三个物种模型的演变受到随机切换承载能力建模资源稀缺和丰富的状态之间的无休止的变化。本文主要针对等价于循环洛特卡-沃尔泰拉模型的零和石头剪刀布博弈,研究了人口和环境噪声的${\it coupling}$对注视特性的影响。更具体地说,我们调查的物种是最有可能在波动的规模和结果如何取决于环境的变化的人口占上风。我们表明,人口噪声加上环境随机性“水平场”的循环竞争的平衡选择的效果。特别是,我们表明,快速切换有效地降低了选择强度成比例的承载能力的方差。我们确定的条件下,出现新的固定方案,最有可能的物种占上风的变化率的开关和承载能力的方差。随机切换对平均注视时间的影响有限,平均注视时间与平均人口规模呈线性关系。因此,环境的随机性使循环竞争更加平等,但并没有延长物种的共存。我们还展示了如何通过重新调整选择强度从零和模型的固定概率中获得接近零和的石头剪刀布游戏的固定概率。
2020-02-24 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.soc-ph
Fixation and extinction in time-fluctuating spatially structured metapopulations
研究分析了时间波动环境中元种群中固定与灭绝现象的影响因素,揭示了迁移率和环境切换率对突变体固定概率的非单调影响。
2025-10-10 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.bio-ph
Cooperation dilemma in finite populations under fluctuating environments
我们提出了一种新的方法,允许研究罕见的事件,如固定在波动的环境下,建模为外部噪声,在进化过程中,其特征在于一个物种的优势。我们的治疗包括映射到一个辅助模型的系统,表现出亚稳态物种共存,可以进行半经典分析。这种方法使我们能够研究外在和人口统计噪声之间的相互作用的统计数据的兴趣。我们说明我们的理论,考虑范式的囚徒困境的游戏,其演变的概率,合作者固定的人口,并取代所有的叛逃者。我们的分析和数值计算表明,外部噪声可以大大提高合作的固定概率,甚至改变其功能依赖于人口规模。这些结果概括了群体遗传学的早期研究成果,表明外部噪声可能有助于维持和促进比静态环境更高水平的合作。
2013-12-13 cond-mat.stat-mech q-bio.PE q-bio.QM
Evolutionary Dynamics with Fluctuating Population Sizes and Strong Mutualism
博弈论思想为研究混合环境中的演化动力学提供了一个有用的框架。然而,这种方法通常强制执行严格固定的总体人口规模,不强调自然增长过程。我们研究了一个竞争性的洛特卡-沃尔泰拉模型,数量波动,占自然人口增长,并包括典型的进化游戏的相互作用的情况。我们表明,在一个适当的限制,该模型描述了标准的进化博弈与遗传漂变和总体人口规模波动。然而,也有一些制度,其中不同的人口规模可以强烈影响演化动力学。我们专注于强互惠的情况下,并证明,标准的演化博弈论未能描述我们的模拟结果。然后,我们分析和数值确定固定概率以及平均固定时间使用匹配的渐近展开,考虑到人口规模的自由度。这些结果阐明了种群动力学和演化动力学之间的相互作用,在良好的混合系统。
2016-08-29 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.PE
Fixation in Competing Populations: Diffusion and Strategies for Survival
应该如何选择扩散策略来增加一个物种生存的可能性?我们得到的答案的空间扩展版本的三个著名的模型的两个竞争物种具有不等的扩散率。虽然相同的平均场水平,三个模型表现出截然不同的行为,导致不同的最佳生存策略,有或没有一个物种的选择优势。在总粒子数守恒的情况下,扩散对生存概率没有影响。在数量波动的情况下,如果存在种内竞争,则更快的扩散是有利的,而如果没有种内竞争,则移动较慢是处于不利地位的物种的最佳策略:必须包括波动以正确制定生存策略。
2020-06-07 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Dynamics of fluctuating populations in multi-state switching environments
University of Leeds(利兹大学)
本文研究多状态切换环境中两菌株的种群竞争,通过计算与分析手段表征种群动力学,明确环境波动的频率与幅度对种群动态的影响。
2026-08-13 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.bio-ph
Population Genetics with Fluctuating Population Sizes
标准的中性群体遗传学理论具有严格固定的群体大小,这一理论有很大的局限性。另一种模型,允许独立波动的人口规模和再现标准的中性进化进行审查。然后,我们研究的情况下,竞争的物种是中性的平衡种群规模,但人口规模的波动仍然有利于固定的一个物种。在这种情况下,时间尺度的分离自然出现,并允许绝热消除一个快速的人口规模变量推导出的波动诱导的选择动力学附近的平衡人口规模。结果突出了标准群体遗传学的不完整性与严格固定的人口规模。
2016-08-29 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.PE
Evolution of a Fluctuating Population in a Randomly Switching Environment
环境在资源竞争中起着根本性的作用,因此在种群进化中也起着根本性的作用。在这里,我们研究了一个混合良好的,有限的人口组成的两个菌株竞争有限的资源所提供的环境,随机切换状态之间的丰富和稀缺。假设一种菌株的生长速度略快于其他菌株,我们考虑两种情况-一种是纯粹的资源竞争,另一种是一种菌株提供了一种公共产品-并研究环境随机性(外部噪声)如何与人口(内部)噪声相结合,从而确定人口的固定特性和大小分布。通过分析手段和模拟,我们表明,这些耦合的噪声源可以显着提高固定的概率生长缓慢的物种。我们还表明,人口规模分布可以是单峰,双峰或多峰,并经历这些制度之间的噪声引起的转换时,切换率匹配人口的增长率。
2017-10-13 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.soc-ph
Wright-fisher-like models with constant population size on average
本文首先回顾了离散时间马氏链理论中的一些基本事实,这些马氏链是由具有常数规模的群体遗传学的中性和非中性两类进化模型产生的。然后,我们定义和分析这样的模型,其波动的总人口规模是保守的平均只有一个版本。在我们的模型中,感兴趣的人口被视为嵌入在一个框架过程,这是一个关键的高尔顿-沃森过程。在这种情况下,我们解决的问题,如灭绝,固定,固定的人口规模和生存概率的瓶颈效应的环境。连续标题:平均恒定人口规模
2017-03-08 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Population dynamics in stochastic environments
种群是由整数个个体组成的,并且服从随机的出生-死亡过程,其速率可能随时间而变化。有用的量,如最终固定的机会,满足适当的差分(主)方程,但这些方程的封闭形式的解决方案是罕见的。在群体遗传学、生态学和进化等领域的分析见解几乎完全依赖于扩散近似(DA)的不受控制的应用,该近似假设相关量在整数集合上是平滑的。在这里,我们结合渐近匹配技术与一阶(搜索因子)WKB方法,以获得一个理论,其适用范围要广得多。这使我们能够从更一般的理论中重新推导出DA,以确定其局限性,并在其失败时提出替代的分析解决方案和可扩展的数值技术。我们进行我们的分析计算的固定概率在一个波动的环境中,突出(平均)有害和有益的突变体入侵之间的差异和弱和强选择之间的复杂区别。
2020-07-21 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Evolutionary Dynamics in a Varying Environment: Continuous versus Discrete Noise
本文研究变化环境中两种竞争菌株的演化动力学,发现即使承载容量的均值和方差相同,连续变化环境相比二元随机切换能显著提高慢速菌株的固定概率。
2022-12-19 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.bio-ph
Eco-evolutionary dynamics of cooperative antimicrobial resistance in a population of fluctuating volume and size
本文构建随机切换环境下耐药与敏感菌株竞争模型,结合计算模拟和淬火、退火平均解析,揭示合作阈值与环境变化率对AMR菌株固定、共存及灭绝的影响。
2024-06-10 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.bio-ph
Quiescence wins: The Discovery Of Slowness
本文在恒定环境的SIQS模型Adaptive Dynamics框架下,通过降维近似和随机游走分析发现,内在随机效应使演化倾向于静止,提出静止是寄生虫控制生活史时间尺度的新范式。
2025-07-11 q-bio.PE
Navigating Uncertainty: Risk-Averse vs. Risk-Prone Strategies in Populations Facing Demographic and Environmental Stochasticity
本文研究在环境与种群统计随机性下,单个突变体入侵有限常驻种群时,方差规避与方差偏好策略如何影响其固定概率,并探讨其与赌注对冲理论的异同。
2024-09-24 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Coupled environmental and demographic fluctuations shape the evolution of cooperative antimicrobial resistance
本研究通过耦合人口噪声与环境波动模型,揭示了波动环境下合作性抗菌药物耐药性的演化动态,并提出了由波动驱动的耐药性根除机制。
2023-11-15 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.bio-ph