Exploitation of Multiple Replenishing Resources with Uncertainty
我们考虑一个优化问题，其中一个（单个）蝙蝠的目的是利用花蜜在一组$n$仙人掌的目标是最大限度地提高预期的花蜜饮料总量。每个仙人掌$i \in [n]$的特征在于一个参数$r_{i} > 0$，该参数决定花蜜在$i$中积累的速率。在每一轮中，蝙蝠可以访问一个仙人掌，并喝下自上次访问以来积累的所有花蜜。此外，竞争与其他蝙蝠，也可以访问一些仙人掌和喝他们的花蜜，是仿照一个随机过程中，仙人掌$i$是空的每一轮（独立）的概率$0 < s_i < 1$。我们的注意力仅限于纯随机策略，其特征在于概率向量$(p_1, \ldots, p_n)$确定蝙蝠在每轮访问仙人掌的概率$p_i$ $i$。我们证明，对于每一个$ε> 0$，存在一个纯随机的策略，接近最佳的纯随机策略，在一个乘法因子的$1 + ε$，而利用只有一个小的核心仙人掌。具体而言，我们表明，它足以包括最多$\frac{2 (1 - σ)}{ε\cdot σ}$仙人掌的核心，其中$σ= \min_{i \in [n]} s_{i}$。我们还表明，这个上限的核心大小是渐近最优的一个显着较小的大小的核心不能提供一个$(1 + ε)$ -近似的最佳纯随机策略。这意味着当竞争更加激烈时（即，$σ$更大），基于利用更小内核的策略将是有利的。
2020-07-19 cs.DS q-bio.PE
Two competing populations with a common environmental resource
本文研究共享公共环境资源的两个竞争种群，通过反馈演化博弈框架分析负责任与不负责任种群的耦合系统渐近稳定性，推导最优消耗率并确定最有效促进环境的激励分配策略。
2024-08-22 cs.GT cs.SY eess.SY
The puzzle of sub-maximal resource use by a parasitoid wasp
当一种有限的资源明显开发不足时，值得问的是，有什么机制允许假定有价值的资源闲置？进化生物学家已经提出了一系列的假设来解释这一点，从种群间的群体选择到自私谨慎的个体约束。我们认为，在这种情况下，尽管高种内竞争，个人离开大部分的关键资源未开发。这样做的寄生蜂几乎可以找到景观中所有的宿主卵群，但只寄生每个卵群中约三分之一的卵，然后在集群周围留下威慑标记。我们首先测试，并拒绝，一系列特定于系统的简单的约束，可能会限制充分的主机剥削，如主机卵的异步成熟。然后我们考虑约束进化的经典假设。谨慎的捕食和赌注对冲不能作为解释，因为黄蜂生活在一个大的混合种群中。此外，我们没有发现任何个人的好处，寄生蜂的发展在一个稀疏寄生的主机巢。然而，一个最佳的觅食模型，包括经验测量成本的过寄生和重寄生，可以解释通过个体选择，无论是一贯的低寄生率和标记。
2015-03-20 q-bio.PE
Eco-evolutionary games for harvesting self-renewing common resource: Effect of growing harvester population
公地悲剧（英语：Tragedy of the Commons，TOC）是一个普遍存在的社会困境，在一群生物与共享资源之间的互动中被见证：群体中的个体倾向于自私地过度开发公共资源，因为这可以说是理性的选择，或者在非人类的情况下，这可能是进化上不可侵犯的行为。如何避免TOC是一个关系到节约资源的重大问题。不难设想这样的情况：资源可以自我更新，人口的规模可能取决于资源的状况，因为人口的不同部分采用不同的开采率。如果资源的自我更新率位于最大和最小开采率之间，那么在什么条件下可以避免TOC就不是先验的。在本文中，我们解决这个问题的分析和数值模拟使用的进化博弈理论复制子方程模型的达尔文主义的自然选择的宗旨设置。通过复制子方程，我们在研究复制子群体如何利用共享资源的同时，也不能忽略后者对前者的动态反馈。我们还提出了一个透明的自下而上的游戏资源反馈模型的推导，以方便未来的研究对本文提出的研究结果的随机效应。
2022-05-10 nlin.AO physics.bio-ph physics.soc-ph
Harvesting in a resource dependent age structured Leslie type population model
本文分析了资源依赖型年龄结构人口模型中的收获效应，导出了作为生育系数、收获死亡率和资源承载力的函数的稳定定态存在的条件。在比例收获效应下，给出了种群灭绝的一个充分条件，并证明了比例收获的大小取决于种群可利用的资源。我们发现，收获产量可以是周期性的，准周期性或混沌，这取决于收获人口的动态。对于生育力大的种群，小的收获死亡率会导致突然灭绝，但较大的收获死亡率会通过避免过度消耗资源来控制种群数量。收获可以是一种策略，以稳定种群中个体数量的周期性或准周期性振荡。
2005-02-25 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
Coexistence of cooperators and defectors in well mixed populations mediated by limiting resources
传统上，演化博弈论中的资源限制假设只是为了施加一个恒定的种群规模。在这里，我们表明，资源的限制可能会产生动态的回报能够改变原来的囚徒困境，并允许无条件的合作者和叛逃者之间的稳定共存的混合人口。这是一个自组织过程的结果，它将互动回报矩阵转变为进化中性，并代表了一种基于资源的控制机制，以防止叛逃者的扩散。据我们所知，这是第一个在混合良好的种群中共存的例子，其游戏结构不同于雪堆游戏。
2012-10-25 q-bio.PE stat.OT
Inequality in resource allocation and population dynamics models
Hassell模型是一个广泛应用的离散时间种群动力学模型，它通过一个可调的指数来描述种内竞争和争夺。由于这两类竞争一般会导致个体之间资源分配的不同程度的不平等，因此指数预计与这种不平等有关。然而，在该模型的各种第一性原理推导中，没有一个与这一期望相一致。本文探讨了是否可以从第一性原理推导出一个指数与资源分配不平等有关的Hassell模型。实际上，这样的哈塞尔模型可以通过假设个体之间的资源随机竞争来导出，其中每个个体每次只能获得固定量的资源。改变资源单位的大小会改变不平等的程度，指数也会相应地改变。Beverton-Holt和Ricker模型可以看作是Hassell模型的特例。两个额外的Hassell模型推导出一些修改后的假设。
2018-12-21 q-bio.PE
Scarcity may promote cooperation in populations of simple agents
在合作演化的研究中，资源限制通常被假设为提供有限的人口规模。然而，最近有人指出，资源限制也可能产生动态的回报，能够修改游戏的原始结构。在这里，我们研究分析从一个同质人口的叛逃者时，资源丰富的生存无条件的合作者时，资源减少到阈值以下的相变。为此，我们引入了一个简单的代理模型，没有记忆或识别能力，在混合良好的人口互动。这一结果可能会揭示资源限制在多细胞起源中所扮演的角色。
2013-12-12 physics.bio-ph physics.soc-ph q-bio.PE
A simple individual-based population growth model with limited resources
我们提出了一种基于个体的单物种种群随机建模的新方法。个人的区别在于他们的剩余寿命，这是由无情的时间运行和个人的营养历史之间的相互作用调节。一个食物有限的环境诱导种内竞争，今后的承载能力的媒体可能是有限的，往往模仿后勤增长的质量特征。固有的非逻辑行为也可以通过适当地改变所涉及的几个参数来获得，从而构成各种各样的动力学特征。得到了一些分析结果。除了观察到的丰富的现象学，我们预计，我们的模型可能的修改可能会解释更广泛的集体人口增长现象。
2020-11-30 q-bio.PE
Analytical models for well-mixed populations of cooperators and defectors under limiting resources
在合作演化的研究中，资源限制通常被假设为提供有限的人口规模。然而，最近，基于代理的模型指出，资源限制可能会修改原来的结构的相互作用，并允许无条件的合作者在良好的混合种群的生存。在这里，我们提出了两种类型的基于代理的模型最近发表的分析简化版本：一个在有限的资源约束的能力，个人的繁殖，但不是他们的生存，和第二个有限的资源是必要的繁殖和生存。人们发现，分析模型显示，有一些差异，更复杂的基于代理的模型相同的定性行为。此外，分析模型使我们能够扩大研究，并确定无量纲参数管理系统的最终命运，如共存的合作者和叛逃者，或主导的叛逃者或合作者。我们提供了一个详细的分析发生的相变，因为这些参数的变化。
2012-10-25 physics.bio-ph q-bio.PE
The effect of limiting resources in aging populations
在大多数模型中，承载能力的概念对于防止无限增长至关重要。尽管它引入了大量的死亡，但Verhulst项在模拟中的实际影响往往没有考虑在内。一般来说，它仅仅被视为一个缩放参数，其功能是将模拟种群保持在计算机限制范围内。在这里，我们比较两种不同的实现的概念在Penna模型- Vehulst适用于所有个人（VA）和新生儿（VB）。当随机Verhulst死亡仅限于一个年龄组时，我们观察到某些模型特征的变化。
2010-11-29 physics.bio-ph q-bio.PE
Dynamical interplay between local connectivity and global competition in a networked population
我们表明，无论是数字和分析，“布线”的竞争力的人口的后果取决于相当显着的本地连接和全球资源之间的相互作用。在全球资源有限的情况下，增加少量的本地连接会产生越来越多的异质性人口。在拥有大量全球资源的情况下，高绩效但相当同质的集体国家反而出现了。
2004-01-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft q-bio.PE
Predicting Earth's Carrying Capacity of Human Population as the Predator and the Natural Resources as the Prey in the Modified Lotka-Volterra Equations with Time-dependent Parameters
在传统的Lotka-Volterra方程中，假设四个常数中的两个是时间依赖的，并对该方程进行了修正。首先，我们假设人类种群（借用T函数）扮演猎物的角色，而所有危及人类生存的致命因素都是捕食者。虽然我们仍然可以计算时间依赖的致死函数，但将致死因子视为猎物的想法过于笼统，无法认识到它们的含义。因此，在修正的Lotka-Volterra方程的第二部分中，我们交换了猎物和捕食者之间的角色。这一次，我们将猎物视为自然资源，而捕食者视为人口（仍然借用T函数）。在仔细选择适当的参数，使最大承载力与T函数预测的饱和人口数相匹配后，我们成功地计算了自然资源作为时间的函数。与我们的直觉相反，承载能力是一个随时间变化的常数，而不是一个随时间变化的函数，其恒定值为102亿人。
2019-11-08 q-bio.PE
Evolution of Fast and Slow Life Histories in Resource-Constrained Populations with Mass-Mortality Events
本研究通过数学模型证明，在资源受限且经历大规模死亡事件的种群中，人口随机性偏好慢生活史，而灾难事件创造资源丰裕期偏好快生活史，两者平衡产生演化吸引速度，为r/K选择提供严格数学框架。
2026-09-15 math.PR q-bio.PE
Counterintuitive properties of fixation probability and fixation time in population structures with spatially periodic resource distribution
资源在一个种群中往往分布不均匀。资源集中度的空间变化会局部地改变竞争策略的适应性。适应度随基因型和环境而变化的概念在建模癌症起始、微生物进化和耐药性进化中是重要的。环境相互作用可以是不对称的，也就是说，它们对一种类型的适应性的影响大于另一种。问题是网络种群结构中的局部环境变化如何改变有限种群环境中的选择动态。我们考虑一维格点种群结构的空间适应度分布与周期性模式。异方差由拟合和周期的标准差确定。该模型涵盖了两个栖息地细分种群和随机分布的资源在高，低时期的生物相关的限制。数值计算了种群生灭过程在适应度异质性和周期变化时的固定概率和固定时间。我们确定的异质性水平，以前有害的突变体，在一个统一的环境中，变得有益。在其他制度的问题，我们观察到意想不到的行为，这两种类型的固定概率大于他们的中性值在同一时间。这与固定时间的指数增长相吻合，作为人口规模的函数，这表明选择过程显着放缓，并在现实的时间尺度上类型之间共存的潜力。我们还讨论了“适应度移位”模型，其中一种类型的适应度函数与另一种类型的适应度函数相同，直到一个恒定的空间移位。这导致突变体的固定概率显著增加（或减少），这取决于移位的值。
2022-04-06 physics.bio-ph q-bio.PE
Coupling-induced oscillations in two intrinsically quiescent populations
考虑了两个消费者-资源系统通过消费者种间干扰竞争联系起来的模型。该模型的基本假设是资源的动态比消费者的动态慢得多。在没有相互作用的情况下，每个消费者-资源对都有一个唯一的稳定的稳态，这个稳态是完全无振荡的。当弱耦合时，消费者-资源对表现出持续的低频同步反相弛豫振荡。
2015-06-13 nlin.AO q-bio.PE
Resource and population dynamics in an agent-environment interaction model
Cergy Paris Université (CYU)（塞吉-巴黎大学）；Laboratoire de Physique Théorique et Modélisation (LPTM) (UMR 8089)（理论与建模物理实验室）
该研究提出一个代理-环境交互模型，探讨资源与种群动态的关系，揭示种群大小与能量、代谢及资源获取之间的复杂关联。
2025-12-09 physics.bio-ph q-bio.PE
Threshold Resource Redistribution in Spatially-Structured Kinship Networks
Michigan State University（密歇根州立大学）
该研究探讨了在空间受限条件下，基于亲属网络结构的资源再分配机制，揭示了资源密度、合作与亲属关系之间的相互作用。
2026-02-05 nlin.AO physics.soc-ph q-bio.PE
Evolution of cooperation on scale-free networks under limited resources
限制资源最近被引入，作为合作者与叛逃者在混合人口中生存和共存的一种机制。在这里，我们在无标度网络上研究相同的模型。无标度网络上的囚徒困境博弈表明，在整个参数范围内，合作者和背叛者都是共存的。结果表明，在有限资源模型中引入网络后，参数空间中的合作者主导区域比完全混合种群的结果扩大，共存区域变窄.因此，无标度网络的作用可以解释为提高了种群的合作性，减少了种群的共存性。
2016-01-24 nlin.AO physics.soc-ph q-bio.PE
Genomic and phenotypic characterisation of a wild Medaka population: Establishing an isogenic population genetic resource in fish
青鳉作为脊椎动物的遗传模型已经建立了一个多世纪，最近在日本以外的地方重新发现。新的测序方法的力量现在使得重新振兴青鳉遗传学成为可能，特别是通过建立一个来自单一野生种群的近等基因组。结果在这里，我们从一个单一的日本南部人口在清洲野生青鳉鱼渔获量的基因组作为建立一个近等基因组的野生系的前体。该群体没有显著有害的群体结构，并且具有适合于建立所提出的小组的有利的连锁不平衡性质。对5个代表性自交系的形态计量性状分析表明，表型作图在该群体中是可行的。此外，这些青鳉品系的高通量基因组测序证实了它们在地理分离线上的进化关系，并提供了进一步的证据，证明自从南方/北方种群分裂以来，南方和北方青鳉种群之间几乎没有显著的杂交。序列数据表明，日本南部的青鳉是一个更大的老年群体，大约在1万年前经历了一个相对较近的瓶颈。此外，我们发现模式最近的积极选择在南方人口。结论这些数据表明，清洲青鳉样品的遗传结构是适合建立一个脊椎动物近等基因组，因此近亲繁殖的200个系的基础上，这个群体已经开始。该项目的进展情况可在http://www.ebi.ac.uk/birney-srv/medaka-ref-panel上跟踪
2013-11-19 q-bio.GN q-bio.PE
Out-of-equlibrium inference of feeding rates through population data from generic consumer-resource stochastic dynamics
本文研究多资源消费者-资源随机模型的参数可辨识性，通过生成函数解析概率分布并结合模拟最大似然估计，证明非平衡观测可唯一识别摄食率，而稳态采样仅能推断速率比值。
2025-03-18 q-bio.PE
Game-environment feedback dynamics in growing population: Effect of finite carrying capacity
公地悲剧（TOC）是一种不幸的情况，即由于一个群体中自私的个体不受控制的剥削，共享资源被耗尽。最近，范式复制因子方程已被用于与共享资源的状态的现象学方程，以深入了解游戏对TOC的影响。复制子方程，通过构造，模拟了一个经历微观进化的固定的无限种群。因此，虽然TOC预期会视乎人口数目而定，但它未能反映人口增长及人口承载力的任何影响。因此，在本文中，我们提出了一个数学框架，将密度依赖的收益和人口的逻辑增长的生态进化动力学建模的游戏资源反馈。我们发现一个双稳态的动力学：有限的承载能力可以避免或导致TOC取决于初始状态的资源和合作者的初始分数。事实上，根据战略博弈论互动的类型，有限的承载能力可以避免或导致TOC，当它是完全相反的相应情况下，无限的承载能力。
2021-09-30 nlin.AO physics.bio-ph q-bio.PE
How adaptation to food resources and death rates shape oscillatory dynamics in a microbial population
CNRS, Sorbonne Université（法国国家科学研究中心，索邦大学）
本文提出一个最小消费者-资源模型，揭示微生物适应食物供应与死亡率时间尺度的相互作用如何影响种群振荡动态，发现振荡衰减与生物物理因素相关。
2026-01-30 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.PE
Population dynamics of synthetic Terraformation motifs
生态系统是一个复杂的系统，目前正面临着与全球变暖、集约化开发和人为导致的栖息地退化有关的几种威胁。这些威胁正在将生态系统推向崩溃的边缘。由于多个稳定状态的普遍存在，包括涉及人口灭绝的状态，以及由于与反馈回路相关的固有非线性，崩溃可能以灾难性的方式发生。这种灾难性的变化被认为将在未来的许多过渡中普遍存在，在许多不同的规模上影响生态系统。许多研究试图描绘潜在的警告信号，预测这种正在进行的转变，但很少有人知道如何有效地防止这种转变。最近有人提出，一个潜在的途径，以防止或修改这些过渡的结果将涉及设计合成生物和合成生态相互作用，可以推动这些濒危系统的临界边界。四类这样的生态工程设计或{ \em Terraformation motifs}已被定义在一个定性的方式。在这里，我们开发了最简单的数学模型与这些图案，定义预期的稳定条件和域的图案应正常工作。
2016-12-30 q-bio.PE
Population density and vegetation resources influence demography in a hibernating herbivorous mammal
本研究以哥伦比亚地松鼠为对象，32年追踪发现种群密度和植被资源（NDVI评估）对其功能性状及种群统计率有复杂影响，为多环境变量整合研究提供证据。
2025-07-07 q-bio.PE
Stability in a population model without random deaths by the Verhulst factor
大量的人口模型使用承载力的概念。模拟种群通过生存概率调用有限资源来限定，通常称为Verhulst因子。然而，事实上，资源是不容易占在实际的生物系统，使承载能力参数不明确。尽管如此，我们认为有必要考虑的情况下，参数是不必要的。这项工作证明了Verhulst自由稳态使用Penna老化模型的可能性，与一个semelparous出生每个成年人。通过设定一个高于繁殖年龄的突变阈值来获得稳定的种群。
2010-11-04 physics.bio-ph q-bio.PE
Influence of technological progress and renewability on the sustainability of ecosystem engineers populations
人类生态工程深刻地改变了世界的面貌，导致了人口过剩和环境恶化。尽管人们长期以来一直担心人口和经济增长不受控制可能是不可持续的，但社会崩溃的前景今天仍然存在争议。与通常的方法来模拟人与自然的相互作用，这是基于Lotka-Volterra捕食者-被捕食者模型与人类作为捕食者和自然作为猎物，在这里，我们解决这个问题，使用离散时间生态系统工程师的种群动力学模型。工程师人口的增长是由Beverton-Holt方程与密度相关的承载能力，是成比例的可用栖息地的数量。这些栖息地（例如，农场）是个体在原始栖息地上工作的产物（例如，原生森林），因此命名为生态系统的工程师，以这些代理人。人造的栖息地会逐渐退化，最终又会再生为原始的栖息地。对于缓慢再生的资源，我们发现，动态是由繁荣和崩溃的周期，其中人口达到消失的小密度占主导地位。然而，工程师探索资源的效率的提高消除了盛宴和饥荒的危险周期性模式，并导致平衡人口增长和资源可用性的稳定平衡。这一发现支持了增长乐观主义者的观点，即技术进步可能避免崩溃。
2018-12-28 nlin.AO q-bio.PE
Join forces or cheat: evolutionary analysis of a consumer-resource system
在这项工作中，我们研究了一个消费者资源系统的年度特征的行为突变体入侵的过程中的一个例子。也就是说，个体在被冬季隔开的固定长度的季节中活动。所有个体在季节结束时死亡，下一代的大小取决于上一个季节产生的后代数量。消费者产生未成熟后代的速度取决于它们的内部能量，这些能量可以通过喂养来增加。资源的再生产只是以恒定的速率发生。首先，我们考虑一个消费者群体最大化他们的共同适应度，所有消费者都是具有相同目标函数的个体，并为共同利益而行动。我们假设一小部分消费者群体可能在一个季节开始时出现，并开始表现为主要群体中的突变体。我们研究这种入侵是如何发生的。
2010-06-14 math.OC q-bio.PE
Evolutionary freezing in a competitive population
我们表明，在一个人口的自适应代理，反复竞争有限的资源，进化可能会突然停止。这种从进化到非进化行为的转变是随着全球资源水平的变化而出现的，这让人想起了到冻结状态的相变。其根源在于智能体的归纳决策、智能体所拥有的有限全局信息以及系统固有的动态反馈。
1999-05-05 adap-org cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
