Evolutionary dynamics and competition stabilize three-species predator-prey communities
我们进行基于个人的Monte Carlo模拟在一个社区组成的两个捕食者物种竞争一个单一的猎物物种，在这个简单的模型系统中研究生物多样性稳定的目的。捕食者的特征是捕食效率和死亡率，达尔文的进化适应。对有限猎物丰度的竞争驱动种群在捕食效率和死亡率方面的优化。我们研究了各种生态要素对最终状态的影响，发现间接竞争和进化适应都不足以产生稳定的生态系统。然而，稳定的三个物种共存时，观察到两个捕食者物种之间的直接相互作用。
2017-11-14 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Some complications of the elementary forms of competition in a source/sink and metacommunity context: the role of intranstive loops
动态种间相互作用被认为有助于生态群落的基本结构。使用Yodzis框架的优势控制与创始人控制与生态位控制，不传递循环的重要性，在子社区的源/汇或metacompatibility竞争的背景下进行检查。研究发现，从由优势种对组成的种库中取样的三种亚群落可以导致稳定的三种共存。结果表明，如果效果和响应竞争是平衡的，整个子社区将是持久的，锚定一个或多个不传递循环。有人建议，这种安排被称为不及物结构。得出结论，持续的亚群落（当物种对在物种库中的所有优势控制）超过三个物种是可能的，只有当它有一个不传递的结构。
2015-02-18 q-bio.PE
Impact of resource distributions on the competition of species in stream environment
本文研究溪流环境中两种物种的Lotka-Volterra竞争斑块模型，发现能使总生物量最大化的资源分配方式可赋予物种竞争优势。
2023-07-27 math.DS q-bio.PE
Dynamics of competing species in a model of adaptive radiations and macroevolution
我们提出了一个简单的模型的适应性辐射在进化的基础上物种竞争。竞争促进物种分化和分支，抑制净物种生产。在模型模拟中，高分类多样化和分支发生在辐射的开始。结果显示惊人的相似性与经验数据，并强调竞争机制作为加速进化转型的重要驱动因素。
2005-01-18 q-bio.PE
Fisher Waves and the Velocity of Front Propagation in a Two-Species Invasion Model with Preemptive Competition
本文考虑了一个基于个体的二维空间模型，考虑了最近邻抢占竞争，研究了入侵者和常驻物种之间的前沿传播。特别是，我们调查的渐近前速度，并将其与平均场预测。
2006-03-13 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Ecological and genetic effects of introduced species on their native competitors
物种引入新的栖息地可能会导致竞争的本地物种的种群规模下降，从而也会导致其遗传多样性〈动〉<动>。我们感兴趣的是，为什么这些不利影响在某些情况下是微弱的，而在其他情况下，本地物种下降到灭绝的地步。虽然引进率和增长率的引入种在新的环境中显然有一个积极的关系，入侵的成功和影响，竞争的影响是知之甚少。在这里，我们调查种间竞争的强度如何影响本地物种的持续时间，面对重复和持续引进的非本地物种。我们分析了两个随机模型：一个模型的种群动力学的两个物种和一个模型，另外包括本地物种的群体遗传学在一个位点参与其适应不断变化的环境。与直觉相反，这两个模型预测，本地物种的持久性时间是最低的中间竞争强度。这种现象的结果从竞争的相反的影响在不同阶段的入侵过程：随着竞争强度的增加，需要更多的引进事件，直到一个新种〈动〉<动>可以建立，但增加竞争也加快了本地物种的排斥已建立的外来竞争对手。通过比较生态和生态遗传模型，我们检测和量化的生态和遗传效应之间的协同反馈。
2013-01-02 q-bio.PE
How Gaussian competition leads to lumpy or uniform species distributions
理论生态学中的一个中心模型考虑了一系列物种对广泛资源的竞争。最近的研究表明，基本上可能有两种不同的结果。在竞争中幸存下来的物种或多或少地均匀分布在资源谱上，或者它们的分布是“集中”（或“集群”）的，由具有相似资源使用的物种集群组成，这些物种被资源空间中的间隙分开。这些结果中的哪一个将发生关键取决于竞争内核，它反映了竞争物种的资源利用模式的形状。在文献中考虑的大多数模型假设一个高斯竞争内核。这是不幸的，因为基于这种高斯假设的预测并不稳健。事实上，高斯核是一个边界情况，与此函数的轻微偏差可能导致均匀或集中的物种分布。在这里，我们说明了高斯假设的非鲁棒性，通过模拟不同的实现标准的竞争模型与恒定的承载能力。在这种情况下，集中的物种分布可以通过次级生态或进化机制或模型的数值实现细节来实现。我们分析了这种敏感性的起源，并讨论了它的背景下，最近的应用程序的模型。
2009-08-21 nlin.PS q-bio.PE
Modes of competition and the fitness of evolved populations
个体之间的竞争推动了整个物种的进化。虽然最适者生存的时间最长，产生的后代最多，但在某些情况下，最终的物种可能不是最佳的。在这里，使用一个简单的生态模型的理论分析和随机模拟，我们展示了如何竞争的模式可以深刻地影响进化物种的健身。当个体直接相互竞争时，自适应动态框架提供了对占据最大适应度位置的物种的数量和分布的准确预测。相比之下，如果竞争是由共同资源的消耗介导的，那么人口统计噪声会导致物种的稳定性接近最小的健身。
2015-09-23 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Dynamics of a generalized Beverton-Holt competition model subject to Allee effects
我们提出并研究了一个受Allee效应影响的广义Beverton-Holt竞争模型，以深入了解Allee效应和竞争竞争的相互作用如何影响两个竞争物种的持续生存和灭绝.利用单调动力学理论和不可逆映射临界曲线的性质，我们的分析表明，我们的模型在大多数情况下具有简单的平衡动力学。只有当系统有四个内部平衡点时，两个竞争物种才会共存。我们提供了边界吸引子的盆的{近似}（即，一个或两个物种的灭绝），其中我们的结果表明，{竞争物种比争夺物种更容易在低密度下灭绝}。此外，与Allee效应下两种群竞争模型的动力学行为相比，我们的研究表明：（i）竞争模型和竞争模型都可以只有三个边界吸引子而不存在共存平衡点，或者只有四个吸引子而其中只有一个是持久吸引子，{而}争夺竞争{模型}在某些条件下可能有两个物种的灭绝作为其唯一的吸引子，即，由于强Allee效应，两个物种的\emph{the essential extinction};（ii）{Scramble竞争模型，如Ricker型模型}比竞争模型，如Beverton-Holt型模型具有更复杂的内部吸引子动力学结构;（iii）在一定条件下，Scramble竞争模型{如Ricker型竞争模型}可能更有可能促进两个物种在低密度和高密度下共存。
2015-05-21 math.DS q-bio.PE
Evolution of dispersal in advective patchy environments with varying drift rates
本文研究了一类斑块沿直线排列的两种群Lotka-Volterra竞争斑块模型。这两个物种被认为是相同的，除了扩散速率。对于每个物种，斑块之间的扩散率是相同的，而漂移率不同。研究结果表明，漂移率的凸性对竞争结果有显著影响：当漂移率为凸时，扩散率较大的物种赢得竞争;当漂移率为凹时，扩散率较小的物种赢得竞争.
2023-01-16 q-bio.PE
Enhanced species coexistence in Lotka-Volterra competition models due to nonlocal interactions
引入并分析了一个具有局部和非局部相互作用的空间Lotka-Volterra竞争模型。我们研究了两种不同的非局部竞争，不同的是，每个物种的特征决定了非局部相互作用的范围。在这两种情况下，非局部相互作用可以创建人口密度的空间模式，其中人口稠密的团块与人口稀少的区域交替出现。这个非人口稠密的地区提供了空间小生境，为较弱的竞争对手建立在社会和坚持在当地模型预测竞争性排斥的条件。此外，取决于本地和非本地竞争强度之间的平衡，较弱的竞争对手的集群从M型结构与较高密度的个人积累在每个集群的边缘，以三角形结构与大多数个人占据其中心。这些结果表明，远程竞争，通过创建种群密度的空间格局，可能是一个重要的驱动力背后的丰富多样性的物种在真实的生态社区。
2021-07-13 nlin.PS q-bio.PE
Species exclusion and coexistence in a noisy voter model with a competition-colonization tradeoff
我们引入了一个非对称的噪声选民模型来研究移民和竞争扩散权衡的联合效应在两个物种的动态竞争空间的规则格。一个物种的个体可以侵入晶格中最近的相邻位点，而另一个物种的个体能够侵入任何距离处的位点，但在局部竞争力较低，即，它们以概率$g \le 1$建立。该模型还考虑了移民，建模为一个外部噪声，可以自发地取代一个人在晶格网站的另一个人的其他物种。这种机制的组合产生了丰富多样的物种竞争的结果，包括排除任何一个物种，两个物种在不同的人口比例的单稳态共存，以及取决于初始条件的人口比例的双稳态共存。值得注意的是，在双稳态阶段，当移民强度超过阈值时，系统会经历不连续的转变，导致与尖点灾难相关的半循环动力学，从而导致扩散范围最短的物种不可逆转地消失。
2021-02-16 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Some "counterintuitive" results in two species competition
研究了经典的两种群竞争模型，其中一个竞争者可能在有限时间内灭绝.我们表明，在这种情况下，经典理论和直觉不成立，各种反直觉的动态是可能的。特别是，较弱的竞争者可以避免竞争排斥，而较慢的扩散器可能不会获胜。数值模拟进行验证我们的分析结果。
2020-08-06 math.AP math.DS q-bio.PE
Three Logistic Models for the Two-Species Interactions: Symbiosis, Predator-Prey and Competition
如果假设一个孤立的物种遵循逻辑斯蒂映射进化，那么我们倾向于认为两个物种的动力学可以用两个离散逻辑斯蒂方程的耦合系统来表示。由于自然界中存在着两个物种之间的三种基本关系，即共生关系、捕食者-被捕食者关系和竞争关系，因此得到了三种不同的模型。每个模型都是一个立方二维离散Logistic型方程，具有自己的动力学性质：平稳性，周期性，准周期性和混沌。此外，这些模型可以被认为是构建更复杂的生态网络中的相互作用的基本成分。
2004-06-12 math.DS nlin.AO nlin.PS
Stochastic evolution of four species in cyclic competition
研究了四个种群在均匀混合环境中循环竞争的随机演化。在由有限数量$N$粒子组成的系统中，这些简单的相互作用规则导致了各种各样的灭绝场景，从单一物种统治到非相互作用物种之间的共存。使用精确的结果和数值模拟，我们讨论了不同的$N$值，不同的值的反应速率，以及不同的初始条件下的系统的时间演化。正如预期的那样，随机演化被发现密切遵循大$N$的平均场结果，在灭绝事件附近出现显着的偏差。描述和预测灭绝事件的不同方法进行了讨论。
2012-05-29 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Coexistence and invasibility in a two-species competition model with habitat-preference
物种间竞争的结果受物种的空间分布以及诸如人口随机性、移民通量和偏好栖息地的存在等效应的影响。我们介绍了一个基于个人的模型，描述了两个物种的竞争，并将所有上述成分。我们发现，栖息地偏好的存在-产生空间小生境-强烈稳定了两个物种的共存。消除栖息地偏好-中性动态-该模型产生的模式，如人口规模的分布，几乎相同的栖息地偏好的存在下获得的，提供了一个较高的移民率被认为是。尽管在人口分布的相似性，我们表明，入侵性能依赖于栖息地的偏好在一个非平凡的方式。特别是，中性模型的结果更入侵或更少的入侵，这取决于比较是在相同的移民率或在人口规模的平均分布，分别。我们讨论的相关性，这些结果的解释入侵性实验和物种占用的首选栖息地。
2010-06-02 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Effective Resource-Competition Model for Species Coexistence
传统上，生态位理论的广泛框架内解释了大型生态系统中物种的局部共存。然而，其理论基础很难证明在几乎同质的环境中观察到的丰富的生物多样性是合理的。在这里，我们考虑一个消费者资源模型中，一个粗粒化的过程占各种生态机制，并导致有效的空间效应，有利于物种共存。在这里，我们为几个物种提供了在资源很少的环境中生活的条件。事实上，该模型显示了两个不同的阶段，这取决于幸存物种的数量是否大于或小于资源的数量。我们得到的条件，使一个物种可以成功地殖民共存的物种池。最后，我们分析计算了共存物种的种群大小分布。数值模拟以及人口规模的经验分布支持我们的分析结果。
2021-10-08 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Bayesian modeling of two-species bacterial competition growth and decline rates in milk
产志贺毒素大肠杆菌O157：H7是一种食源性致病菌，是出血性结肠炎的主要病因。假单胞菌属是乳中最常见的嗜冷腐败微生物。研究了在7、13、19或25 ℃下脱脂乳中大肠杆菌O157：H7、非致病性大肠杆菌和荧光假单胞菌的两种细菌系统。在应用贝叶斯方法后对细菌相互作用进行建模。荧光假单胞菌的生长速率与其对大肠杆菌最大种群密度的影响之间没有直接的相关性，结果表明两个物种之间的相互作用是一个食物模型的复杂性。利用天然微生物群成员控制食源性病原体可能有助于改善冷藏食品加工和储存过程中的食品安全。
2019-05-07 q-bio.PE
Ecological invasion in competition-diffusion systems when the exotic species is either very strong or very weak
具有Lotka-Volterra型反应项的反应-扩散系统，也称为竞争-扩散系统，被用来研究$m$生态物种之间为了生存和生长所必需的有限资源而竞争的动力学.尽管它们的数学结构相当简单，但这些系统可能会显示出相当有趣的行为。特别地，虽然对于$m=2$，两种物质通常不可能共存，但如果是$m \ge 3$，我们可以观察到所有物质或一部分物质共存，这敏感地取决于参数值。这种共存可以采取非常复杂的时空模式和振荡的形式。不幸的是，目前还没有已知的工具来对$m \ge 3$的这种系统进行完整的分析研究。这意味着，为共存的发生建立一般标准似乎是非常困难的。在本文中，我们将给出物种不共存的一些标准，其动机是生态系统被外来外来种〈动〉<动>的生态问题。我们将证明，当环境对入侵物种非常有利时，入侵总是会成功的，而本地物种将被驱逐到灭绝的边缘。另一方面，如果环境不够有利，入侵总是会失败。
2018-01-30 math.AP q-bio.PE
A model for seagrass species competition: dynamics of the symmetric case
本文构建二维双物种海草种群动力学模型，分析对称互惠情形下的四参数分岔结构，将参数空间划分为十类并归并为五种生态机制，从而分类共存草甸的密度分布与动力学行为。
2023-04-19 q-bio.PE
Competition between fast- and slow-diffusing species in non-homogeneous environments
我们研究了一个基于个体的模型，其中两个空间分布的物种，其特征在于不同的扩散率，竞争资源。我们考虑三种不同的生态环境。在第一种情况下，扩散速度加快会以繁殖率为代价。在第二种情况下，资源在空间上不是均匀分布的。在第三种情况下，这两种物质通过流体流动进行运输。在所有这些情况下，在不同的参数，我们观察到一个政权的过渡，其中扩散更快地赋予一个有效的选择性优势，在其中它构成了一个缺点。我们分析估计这种优势（或劣势）的大小，并通过测量基于个人的模型模拟中的固定概率来测试它。我们的研究结果提供了一个框架，以量化在给定的环境中增加或减少扩散的进化压力。
2016-01-26 q-bio.PE
Demographic Fluctuations versus Spatial Variation in the Competition between Fast and Slow Dispersers
扩散是一种重要的策略，使生物能够定位和利用有利的栖息地。问题出现了：在空间异质景观的竞争，什么是最佳的扩散率？连续种群模型预测，在资源空间变异的情况下，具有较低扩散率的物种总是会驱使竞争物种灭绝。然而，引入内在的人口统计随机性可以扭转这一结论。我们提出了一个简单的模型，在该模型中，资源的开采和随机波动之间的竞争导致胜利的两个物种取决于环境参数的快或慢。一个简化的极限情况下的模型，通过关闭的时刻和相关层次分析，定量预测的物种将赢得在完整的模型在给定的参数的空间变化和平均承载力。
2010-02-05 q-bio.PE
Coexistence under hierarchical resource exploitation: the role of R*-preemption tradeoff
资源竞争理论预测共存和排斥模式的基础上，物种R*s，所需的最低资源价值的物种持续。该理论的一个核心假设是所有物种都有平等的机会获得资源。然而，许多系统的特点是抢占式开发，其中一些物种在其竞争对手可以访问它们之前耗尽资源（例如，不对称光竞争，动物间的竞争）。我们假设在抢占下的共存需要R*-抢占权衡，即，具有优先访问权的物种应该具有较高的R*（较低的效率）。因此，我们开发了一个扩展的资源竞争理论，以调查部分和全部抢占（在后者中，抢占者是不受较低的抢占等级的物种）。我们发现R*-抢占权衡是所有模型共存的必要条件。此外，在完全先占的情况下，仅权衡就足以实现共存。相比之下，在部分抢占下，需要更多的条件，这限制了共存的参数空间。最后，我们讨论了我们的发现似乎不同的权衡，我们认为R*-抢占权衡的特殊情况下的影响。这些权衡包括挖食草动物，竞争殖民化，以及树木和林下植物之间的光竞争。
2021-11-16 q-bio.PE
Toxin-mediated competition in weakly motile bacteria
许多细菌种类产生抑制其竞争对手的毒素。我们通过在一个空间维度上扩展经典的两种Lotka-Volterra竞争模型来模拟这种现象，将一个物种的毒素生产纳入其中。考虑到解决方案，包括两个相邻的单一物种的殖民地，我们展示了毒素如何抑制两个殖民地之间的界面附近的易感物种。此外，一种足够有效的毒素抑制易感物种的程度是形成一个“抑制区”，将两个菌落分开。在真正的非能动细菌的特殊情况下，即细菌扩散率为零，我们推导出描述细菌分布和抑菌区大小的解析表达式。在更一般的弱运动细菌的情况下，即小的细菌扩散率，这些两个菌落的解决方案成为行波。我们采用数值方法表明，波的速度是依赖于种间竞争和毒素的强度，精确的殖民地扩大在其他的费用取决于参数值的选择。特别是，足够有效的毒素允许生产者以易感者为代价进行扩张，随着毒素强度的增加，其波动速度幅度在上界。这种渐近波速是独立的种间竞争和由于抑制区的形成;当殖民地因此分离，不再有两个物种之间的直接竞争和生产者可以有效地入侵不受其竞争对手。我们注意到，产生抑制区所需的最小毒素强度随着细菌扩散率的增加而迅速增加，这表明即使是中等运动的细菌也必须产生非常强的毒素，如果它们要以这种方式受益的话。
2019-07-18 q-bio.PE
Competition, Trait Variance Dynamics, and the Evolution of a Species' Range
物种群落的地理范围在环境、生态和进化力量的作用下进化。了解这些力对物种范围动态的影响是空间生态学的一个主要目标。以往的数学模型都是在环境梯度的作用下，将物种种群分布的动态变化和与适应度相关的表型性状的选择性进化结合起来研究的。这些模型不可避免地包括一些不切实际的假设，并且生物学上合理的参数值范围不容易指定。因此，这种类型的种子模型的模拟可以导致显着不同的结论，这些人口的行为，包括适应不良设置稳定的范围边界的可能性。在这里，我们协调这样的结果，开发和模拟一个连续体模型的范围内的进化在一个社区的物种，相互竞争，同时扩散的环境梯度。我们的模型扩展了现有的模型，将竞争和自由变化的种内性状方差。该模型的模拟预测物种的性状方差的空间分布与文献中的实验测量结果一致。此外，他们重申种间竞争作为一个有效的因素，在限制物种的范围，即使性状变异不受人为限制。这些理论结果可以通知设计，但罕见的，实证研究，以澄清范围稳定的进化原因。
2021-11-25 math.AP q-bio.PE
Cyclic competition of four species: domains and interfaces
我们研究数值域的增长和界面的波动，在一个和两个维的晶格系统组成的四个物种，在一个循环的方式相互作用。粒子移动性是通过交换位于相邻晶格位置上的粒子来实现的。对于链，我们发现，畴生长强烈地依赖于流动性，具有较高的流动性产生较大的畴生长指数。在两个空间维度中，当相互中性粒子之间的交换也是可能的，域生长和界面波动显示独立于捕食和交换率的普遍制度。
2012-06-25 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Path-integral solution of MacArthur's resource-competition model for large ecosystems with random species-resources couplings
我们解决了麦克阿瑟的资源竞争模型与随机物种资源耦合的“热力学”的限制，无限多的物种和资源，使用动态路径积分一拉德Domincis。我们分析了稳态图片如何改变修改后的几个参数，包括代谢策略（编码物种的偏好）和最大资源水平（承载能力）的异质性程度，并讨论其稳定性。最后，通过分析一个有效的单物种一资源生态系统，这是完全等效于原来的多物种之一，由其他方法得到的情况下恢复。这里使用的技术可以应用于分析其他模式的生态系统相关的版本麦克阿瑟的模型在这里考虑。
2021-10-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Self-localized states in species competition
我们研究的条件下，物种的相互作用，所描述的连续版本的竞争性Lotka-Volterra模型（即非本地Kolmogorov-Fisher模型，及其微分近似），可以支持存在的本地化状态，即补丁的物种与增强人口包围在生态位空间中的物种在较小的密度。这些状态将产生于物种的相互作用，而不是任何偏好的生态位位置或更好的适应性。与以前的工作相比，我们只包括二次非线性，使本地化补丁出现在均匀分布的物种共存的背景下，而不是在顶部的无物种空状态。对于微分模型，我们发现并详细描述了稳定的局域态。然而，对于完整的非局部模型，竞争性相互作用本身不允许观察自定位状态的条件，我们展示了如何包含额外的促进相互作用导致它们的出现。
2014-02-25 nlin.PS q-bio.PE
The effect of "fear" on two species competition
非消耗性的影响，如对掠夺的恐惧，可以强烈影响捕食者-猎物的动态。这些影响还没有得到很好的研究，在纯粹的竞争系统的情况下，尽管生态和社会的动机相同。在这项工作中，我们考虑经典的两个物种ODE和PDE的Lokta-Volterra竞争模型，其中的竞争对手的\emph{one}是“害怕”的其他。我们发现，恐惧的存在可以有几个有趣的动力学效应的弱和强的竞争，竞争排斥的经典场景。值得注意的是，对于某些制度的恐惧水平，我们表明内部平衡和边界平衡之间的双稳定性是可能的-与经典的强竞争情况相反，双稳定性只可能在边界平衡之间。此外，在空间外显设置，几个空间异质恐惧功能的影响进行了研究。特别是，我们表明，在一定的$\mathbb{L}^{1}$限制的恐惧功能，弱竞争型的情况下，可以改变竞争排斥。这些结果的生态以及社会政治环境的应用进行了讨论，连接到“景观的恐惧”（LOF）的概念在生态学。
2022-10-19 math.DS q-bio.PE
Interference competition and invasion: spatial structure, novel weapons and resistance zones
某些入侵植物可能依赖于干扰机制（如化感作用）。以获得对本地物种的竞争优势。但是，在干扰上花费资源可能会在另一个生活史特征上付出代价，因此干扰竞争对入侵生态学的意义仍然不确定。我们建立了生态入侵〈动〉<动>，当抢先竞争和干扰竞争的组合效应在邻域尺度上控制相互作用时。我们考虑三种情况。在“新武器”下，只有最初很少的入侵者才进行干涉。对于“抗性区”，只有留居种干扰，最后我们把两种都看作干扰竞争者。干扰增加了其他物种的死亡率，为殖民创造了空间。然而，一个物种行使更大的干扰减少了传播，这可能会阻碍其殖民开放的网站。在我们模型的均匀混合近似中，干涉从未增强稀有入侵者的增长。但是，如果相互作用是空间结构化的，干扰可以显着增加入侵者的竞争力，并在罕见的情况下增加其增长。也就是说，干扰可以增加入侵者的成功时，殖民开放的网站取决于当地，而不是全球，物种密度。与此相反，干扰增强了常见的，居民物种的抵抗入侵的空间结构无关，除非传播成本太大。背景死亡率的增加（即，死亡率不是由于干扰）总是降低干扰竞争的有效性。
2011-09-12 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Fisher Waves and Front Roughening in a Two-Species Invasion Model with Preemptive Competition
我们研究前传播时，入侵物种与居民竞争，我们假设最近邻抢占资源的竞争，在一个基于个人的，二维晶格模型。渐近锋速度表现出幂律依赖于两个物种的克隆繁殖率（关键生态参数）之间的差异。平均场近似的行为类似，但幂律的指数与基于个体的模型的结果略有不同。我们还研究了粗糙化的前，使用非平衡界面生长的框架。我们的分析表明，最初平坦的，线性的入侵锋表现出Kardar-Parisi-Zhang（KPZ）粗糙化在一个横向尺寸。此外，这一发现意味着，也证实了模拟，时间修正的渐近前速度是${\cal O}(t^{-2/3})$。
2006-08-01 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Effects of niche overlap on co-existence, fixation and invasion in a population of two interacting species
多物种群体中的协同和拮抗相互作用-例如资源共享和竞争-导致相互作用细胞群体中的显著不同行为，例如土壤或人类微生物组，或癌症中的克隆竞争。种间和种内相互作用的程度往往可以通过生态“小生境”的概念加以量化。通常情况下，弱相互作用的物种占据很大程度上不同的生态位，导致稳定的混合种群，而强大的相互作用和竞争相同的生态位的结果在一些物种的快速排斥和固定的其他。我们研究了两个物种之间的生态位重叠对确定性稳定的混合种群向随机性诱导的固定的转变。我们还研究了生态位重叠对外来入侵种群稳定性的影响。我们的研究结果对一些实验系统具有重要意义。
2019-10-11 q-bio.PE
Biodiversity in model ecosystems, I: Coexistence conditions for competing species
这是两篇论文中的第一篇，我们讨论了竞争对物种群落生物多样性的限制。本文第一篇研究种群动力学方程不动点处竞争种群的共存性。对于许多简单的模型来说，这对生产力分布的宽度施加了限制，生态系统越多样化，这种限制就越严重（Chesson，1994年）。在这里，我们回顾和概括这种分析，超越了“平均场”的竞争矩阵在以前的作品中使用的近似，并将其扩展到结构化的食物网。在所有的情况下分析，我们得到定性相似的生物多样性和竞争之间的关系：生产力分布越窄，更多的物种可以稳定共存。我们将讨论如何这一结果，考虑与环境波动，限制了最大的生物多样性，一个营养级可以主机。
2005-02-19 q-bio.PE
Pattern formation and coarsening dynamics in apparent competition models
表观竞争是物种之间的间接相互作用，这些物种共享自然资源，没有任何相互侵略，但如果有共同的敌人，则会相互产生负面影响。表观竞争的负面结果反映在物种的空间分离，这影响了他们的种群动态。执行一系列的随机模拟，我们研究了一个模型，两个猎物物种的生物不竞争空间，但共享一个共同的捕食者。我们的研究结果阐明了捕食者在模式形成和粗化动态中发挥的核心作用，在表观竞争模型。调查捕食者死亡率对物种持久性的影响，我们发现曲率驱动的缩放制度和共存的情况之间的交叉。对于低捕食者死亡率，主要由一种类型的猎物居住的空间域出现，周围的界面，主要包含捕食者。我们证明了界面网络的动力学是曲率驱动的，其粗化遵循与其他非线性系统相同的标度律。表观竞争的影响降低捕食者死亡率高，允许生物体的两个猎物物种，以共享更显着的分数的晶格。最后，我们的研究结果表明，捕食能力在单一的猎物域影响的标度幂律的粗化动力学的特点。我们的研究结果可能有助于生物学家理解具有明显竞争的系统中生物多样性的格局形成和动态。
2022-02-10 nlin.AO nlin.PS physics.bio-ph
Spirals and coarsening patterns in the competition of many species: A complex Ginzburg-Landau approach
为了模拟真实的生态系统，人们必须考虑许多以复杂方式相互作用的物种。然而，大多数最近的理论研究已被限制在少数物种系统，而微不足道的相互作用。少数研究涉及大量的物种和/或更复杂的相互作用计划，主要限于数值探索。在本文中，我们确定，从确定性的平均场速率方程，为大类系统的共存不动点的空间，在那里生物多样性是最大的。对于具有一个共存不动点的系统，我们推导出复杂的Ginzburg-Landau方程，该方程可以描述在两个空间维度上实现的时空模式。对于选定的情况下，我们比较的理论预测与数值模拟中观察到的模式。
2014-03-18 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
The joint influence of competition and mutualism on the biodiversity of mutualistic ecosystems
生态系统中物种之间的关系可以用复杂的网络来表示，其中同时存在负（竞争）和正（互利）相互作用。近年来的研究表明，许多生态系统可以形成互惠网络，嵌套减少了物种间的有效竞争，从而促进了互利的相互作用，增加了共存物种的数量或生物多样性。然而，目前的方法忽略了种间竞争的结构，采用平均场的观点，没有处理好竞争的相互作用。在这里，我们介绍了一个框架的基础上的概念，多层网络，自然占互利和竞争。因此，我们放弃了平均场假设，并显示，通过动态人口模型和数值模拟，有一个复杂的关系之间的竞争和互惠。具体来说，我们表明，当所有的相互作用都考虑在内，互惠并不具有相同的后果，专家和通才物种的进化。这导致了一个非平凡的配置文件中的参数空间的竞争和互惠的生物多样性。我们的研究结果强调如何同时考虑积极和消极的相互作用，有助于我们理解生态系统中的拓扑结构和生物多样性之间的微妙权衡，并呼吁重新考虑以前的理论生态学研究结果，因为它们可能会影响互惠系统的结构和动力学稳定性。
2017-03-17 physics.soc-ph q-bio.PE
Predicting coexistence of plants subject to a tolerance-competition trade-off
物种之间的生态权衡经常被用来解释生态群落中物种的共存。然而，很少有数学模型已经提出了共存条件的特点，明确的权衡。在这里，我们提出了一个模型的植物群落，允许这样的特性。在模型中，植物物种竞争的网站，每个网站有一个固定的压力条件。物种在抗逆能力和竞争能力上都存在差异。胁迫耐受性被量化为具有足够低的胁迫条件以允许建立的位点的分数。竞争能力被量化为赢得空站点竞争的倾向。我们推导出确定性的，离散时间动力系统的物种丰度。我们证明的条件下，植物物种可以共存于一个稳定的平衡。我们发现，共存条件可以用图形来描述，清楚地说明了压力耐受性和竞争能力之间的权衡。我们比较我们的模型与最近提出的，连续时间动力系统的耐受性繁殖力权衡在植物群落，我们表明，该模型是一个特殊的情况下，我们的模型的连续时间版本。
2013-05-20 q-bio.PE
Modeling cooperation and competition in biological communities
在生物群落动态中生态相互作用的深远影响仍然是一个有趣的主题。几十年来，竞争一直是生态过程的基石，但越来越多的证据表明，合作也有助于生物群落的结构。在这里，我们提出了一个简单的确定性模型的促进和竞争的动态系统的影响的研究。这两种影响的同时列入产生丰富的动态，并捕捉到的生态社区的形成中观察到的上下文依赖。该方法再现了初级和次级植物演替的相关方面，入侵物种的影响，以及稀有物种的生存。该模型还考虑了生态优先效应的作用，并强调了促进保护工作和物种共存的关键作用。
2021-07-16 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
Individual-based model for coevolving competing populations
两个物种之间的竞争的经典模型通常预测排斥或资源开发的分歧进化。然而，最近的实验数据表明，共存是可能的非常相似的物种竞争相同的资源\textit{without}生态位划分。出于对经典竞争理论的实验挑战，我们提出了一个基于个体的随机竞争模型，它本质上是确定性Lotka-Volterra型模型的修改。所提出的竞争动力学模型结合了离散基因型的影响，这决定了个体对环境的适应，以及与其他物种的相互作用。
2006-11-07 q-bio.PE
Seed mass diversity along resource gradients: the role of allometric growth rate and size-asymmetric competition
物种间种子质量的巨大差异激发了大量的理论和实证研究，试图解释这种差异。到目前为止，种子质量变化的研究分为两类：一类侧重于物种在群落内的种子质量变化，而第二个侧重于社区之间的变化，最常见的是相对于资源梯度。在这里，我们开发了一个模型，能够同时解释种子质量的变化内和社区之间。该模型描述了一年生群落的资源竞争（土壤和光资源），并纳入了两个基本方面：光不对称（更高的光获取每单位生物量为较大的个人）和生长异速生长（相对生长率对植物生物量的负依赖性）。结果表明，这两个因素是决定种子质量变化模式的关键。在一般情况下，生长异速生长增加小种子物种的繁殖成功，而光不对称增加大种子物种的繁殖成功。增加土壤资源的可用性增加光的竞争，从而增加大种子物种的繁殖成功，并最终社区（加权）平均种子质量。该模型的一个意想不到的预测是，社区种子质量（功能多样性的措施）的最大变化发生在中等水平的土壤资源。扩展的模型，将大小依赖的种子存活和干扰也显示出与经验观察相一致的模式。这些总体结果表明，该模型捕获的机制是重要的，在确定物种和功能多样性的模式。
2018-07-09 q-bio.PE
Saddles, Arrows, and Spirals: Deterministic Trajectories in Cyclic Competition of Four Species
循环竞争种群系统的种群动力学是近年来研究的热点。在这里，我们研究一个系统与四个或更多的物种。利用平均场理论，我们详细研究了粒子数分数在位形空间中的轨迹。我们发现了各种各样的轨道，形状像马鞍形，螺旋形和直线形。它们的许多属性都是明确的。最值得注意的是，我们确定了一个集体变量，演变简单地作为一个指数：$\mathcal{Q}% \propto e^{λt}$，其中$λ$是反应速率的函数。它提供有关系统后期（以及$t\rightarrow -\infty $）状态的信息。我们讨论了这些结果的有限，随机系统的演变的影响。推广到任意数量的循环竞争物种产生有价值的见解，这样的系统的普遍性质。
2011-03-08 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Co-evolution of nodes and links: diversity driven coexistence in cyclic competition of three species
当三个物种在$N$个体的混合随机系统中循环竞争时，灭绝通常发生在系统大小$N$的时间尺度上。例如，在石头剪刀布游戏或保守的洛特卡-沃尔泰拉模型中，每对个体都可以在一个完整的图上相互作用。在这里，我们表明，如果竞争的个人也有一个“社会气质”是内向或外向，导致他们分别削减或增加链接，然后长寿命的状态，所有物种共存时，内向和外向都存在。这些状态是非平衡准稳态，由物种竞争和网络动态之间的微妙平衡维持。值得注意的是，许多现象都体现在平均场描述中。然而，一个直观的理解，为什么多样性稳定的共同发展的节点和链接动态仍然是一个悬而未决的问题。
2018-08-17 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.soc-ph
Competition of alliances in a cyclically dominant eight-species population
在一个多样化的种群中，存在许多物种，竞争对手可以在个人和集体层面上为生存而战。特别是，物种，这将击败对方单独，可能会形成一个特定的联盟，以确保他们稳定的共存，反对外来物种的入侵。我们的主要目标是确定那些决定其生命力的形成的一般特征。因此，本文研究了一个传统的八种群洛特卡-沃尔泰拉模型，其中两个四种群循环可以争夺空间.除了这些地层，当入侵率变化时，可能会出现其他解决方案。的参数的完整范围进行了探讨，我们发现，在大多数情况下，这些联盟占上风，形成了同样强大的成员。有趣的是，在某些区域，对称性被破坏，系统由七种物质形成的溶液主导。我们的工作还强调，严重的有限尺寸效应可能会出现，这将阻止在一个小系统中观察到有效的解决方案。
2023-01-02 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph q-bio.PE
Extinction in four species cyclic competition
当四个物种以循环的方式竞争随机数时，观察到两个相互中立的合作伙伴团队的形成。在本文中，我们研究通过数值模拟的消光过程，可以发生在这个系统中的混合情况下，以及在不同类型的晶格。不同的灭绝路线是通过控制时间的概率分布来揭示的，即一个团队完全占据系统所需的时间。如果中立伙伴之间允许交换，那么概率分布由非常长寿的状态主导，其中几个非常大的域持续存在，每个域由组成其中一个团队的物种的混合个体占据。当只考虑平均数量时，例如平均支配时间，可能的灭绝场景的许多方面都丢失了。
2013-07-11 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Effects and biological consequences of the predator-mediated apparent competition I: ODE models
本文基于两种猎物与一种捕食者且含Holling I和II型功能反应的ODE模型，研究捕食者介导的表观竞争，发现入侵成败和竞争效应取决于入侵猎物初始生物量、捕获率及捕食者死亡率。
2025-02-01 math.AP math.DS q-bio.PE
Optimizing Impulsive Releases: A Species Competition Model
University of São Paulo（圣保罗大学）；National University of Asunción（亚松森国立大学）
本文提出一种优化突发释放策略的物种竞争模型，通过理论分析和数值模拟控制物种种群并最小化干预成本。
2025-09-22 math.OC q-bio.PE
Propagation speed of traveling waves for diffusive Lotka-Volterra system with strong competition
本研究通过比较论证建立了强竞争扩散Lotka-Volterra系统中双稳行波传播速度符号的充分条件，揭示对称情形下快扩散者优势范围更广，且竞争系数差异大时结果不可逆转。
2025-10-16 math.AP q-bio.PE
Stability of difference equations with interspecific density dependence, competition, and maturation delays
本文建立含密度依赖、种间作用与成熟延迟的多物种差分方程框架，证明共存平衡稳定条件，并提出种间竞争系数估计方法，经疟疾蚊媒案例验证。
2025-08-08 q-bio.PE
Cyclic competition of four species: mean field theory and stochastic evolution
推广循环竞争的三种群模型（通常被称为石头剪刀布游戏），我们考虑一个简单的系统的种群动力学没有空间结构，涉及四个物种。与之前的模型不同，这四个人形成了类似于桥牌游戏中的伙伴关系的联盟对。在离散随机动力学的有限系统中，除了4个吸收态外，所有的吸收态都是由一个伙伴对共存组成的。从主方程出发，我们导出了一组平均场演化方程。这种方法预测复杂的时间依赖性的系统和幸存的合作伙伴对是一个较大的产品，他们的实力（消费率）。模拟通常会证实这些情况。除此之外，还揭示了更丰富的行为，包括复杂的灭绝概率和幸存对中人口比例的非平凡分布。这些发现自然提出了许多有趣的问题，这反过来又暗示了未来各种各样的研究途径，特别是对于自然界中更现实的多物种竞争模型。
2010-11-22 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Pure competition of multiple species during mixed-substrate microbial growth: Extending the resource-based theory
多个微生物物种的同时生长是一个基本的生态学问题。在含有一种以上生长限制基质的培养基中，多种物种可以共存。那么问题就来了：单物种数据能否预测混合基质环境中混合培养稳态的存在和稳定性？这一问题已在基于资源的模型的帮助下得到了广泛的研究。这些研究表明，预测混合培养行为所需的单一物种数据由生长等倾线和消耗矢量组成，而这些矢量又是通过对混合基质生长动力学进行特定假设而从单一基质数据中确定的。在这里，我们表明这些假设对于微生物在可替代基质混合物上的生长是无效的。然而，该理论可以通过直接从混合基质数据确定生长等倾线和消耗矢量来开发，从而避免了对混合基质生长动力学的具体假设的需要。此外，我们表明，除了增长等倾线和消费矢量，单一物种，混合基板的数据产生一个新的家庭的曲线，我们称之为消费曲线。生长等倾线和消耗曲线的考虑产生了更深入的了解混合文化的行为。它给出了共存期间达到的底物浓度的先验界限，允许将理论扩展到生长等倾线非单调的系统，并澄清了通过仅考虑生长等倾线获得的早期结果。
2005-09-12 q-bio.PE
The $P^*$ rule in the stochastic Holt-Lawton model of apparent competition
在$1993$中，Holt和Lawton引入了一个两种寄主被一种寄生蜂寄生的随机模型。我们介绍和分析了这些随机差分方程的泛化与任何数量的主机物种，随机变化的寄生率，随机变化的主机固有的适合度，和随机移民的寄生蜂。尽管缺乏直接的，主机的密度依赖性，我们表明，该系统是耗散的，即在有限时间内进入一个紧凑的集合的所有初始条件。当有一个单一的主机物种，随机持久性和灭绝的主机的特点是使用外部李雅普诺夫指数对应的平均人均增长率的主机时，罕见的。当一个单一的主机持续，说物种$i$，一个明确的表达式是来自平均密度，$P_i^*$，寄生蜂在固定分布支持两个物种。当有多个宿主物种时，我们证明了具有最大$P_i^*$值的宿主物种随机持续存在，而其他宿主物种则渐进地走向灭绝。回顾了主要的数学方法来证明的结果和未来的挑战。
2020-11-30 math.DS math.PR q-bio.PE
Solitonic description of interface profiles in competition models
我们考虑两个竞争物种的行动是完全对称的，具有相同的流动性，繁殖和竞争率的系统。在二维和三维空间中的数值计算表明，单组分区域是由自发对称性破缺形成的。我们提出了一个理论形式主义描述的静态配置文件的空的空间分离域与不同的物种的接口。我们计算的接口的拓扑性质，并表明这些理论功能是有用的网络的动力学的理解。最后，我们比较了理论函数与平均场方程的数值实现的结果，并验证了我们的模型很好地符合接口的属性。
2014-11-26 physics.bio-ph q-bio.PE
Combined effect of successive competition periods on population dynamics
本研究探讨了不同季节、不同生长阶段个体间争夺不同资源对种群动力学的影响。假设在每个阶段，个体都按照以下竞争类型之一竞争单一资源：争夺、竞争或两者之间的中间竞争。两个连续的竞争时期的影响被确定为表示为两个时期的各种竞争类型的两个“过渡矩阵”的产品的简单关系。特别是，对于争夺和竞赛竞争组合，结果根据两种竞争类型的顺序而变化很大。进一步讨论了种群模型的稳定性以及两个以上连续竞争期的影响。
2010-07-05 q-bio.PE
