Stable trimorphic coexistence in a lattice model of spatial competition with two site types
我研究了外源性空间异质性的影响，竞争物种的共存，使用一个简单的模型，非层次的网站占用的竞争格。栅格上的地点分为两类，代表两种不同的生境或空间资源。该模型的特点没有时间的变化，层次竞争，类型依赖的相互作用或其他功能，传统上已知的支持更多的竞争物种比有资源。尽管如此，稳定共存的两个栖息地的专家和通才观察到在这个模型的参数值的范围。在空间隐式平均场近似的模型，这种共存被证明是不可能的，这表明它确实产生于显式的空间结构。
2011-10-13 q-bio.PE
A novel metric for species vulnerability and coexistence in spatially-extended ecosystems
本文针对空间扩展集合群落中的物种共存与灭绝风险，提出由竞争平衡导出的脆弱性新度量及竞争得分方法，并经两个热带森林数据集验证。
2025-03-13 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
'coexist': an R package for performing species coexistence modeling and analysis
这封信介绍了一个新的R包'共存'，可以执行物种共存模拟和分析。该软件包最初是为了了解不同物种的生长速率，扩散能力，栖息地异质性和竞争相互作用的不同组合对波动环境下影响物种共存的作用而开发的。进一步的版本可以在不同的生态条件下引入更多的共存模型。源程序包可在Google Code（https：//code.google.com/p/coexist/）和R CRAN存储库（http：//cran.r-project.org/web/packages/coexist/）中获得。
2014-04-09 q-bio.PE
Population Density as an Equalizing (or Misbalancing) Mechanism for Species Coexistence
尽管普遍承认的作用，生态位和健身的差异，在社区动态，物种丰富度已被创造为一个相关的功能，不仅关于生态位的观点，而且根据中立的观点。在这里，我们探索了一个最小概率随机模型，以评估种群相对初始和总丰度对物种相互竞争的机会及其在时间上的持久性的作用（即，不稳定共存）。研究结果表明，考虑到种群统计特性的随机性和封闭群落中个体的保守性（零和假设），种群初始多度不仅会强烈影响物种间的竞争机会，而且会影响物种在特定时间段内的共存期。系统承载力可以通过加剧适应度不平等和影响共存期的大小，在物种共存中发挥重要作用。该研究还表明，种群初始丰度可以作为一种均衡机制，减少适合度的不平等，这可以有利于物种共存，甚至使不适合的物种更有可能胜过更适合的物种，从而在缺乏生态位机制的情况下主导生态群落。
2013-11-07 q-bio.PE
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
Time scales and species coexistence in chaotic flows
对海洋生态系统的经验性观察表明，生物和平流时间尺度的平衡是物种共存的一种可能解释。为了验证这种情况下，我们测量的时间固定在中性发展的人口在混沌流。与直觉相反，时间尺度的变化并不直接插在无流动和混合良好的限制之间;相反，我们发现，固定是最慢的中间Damköhler数，表明物种的长期共存。我们的分析表明，这种放缓是由于日益模块化的网络上的空间组织。我们还发现，扩散可以减缓或加快固定，这取决于流动和进化的相对时间尺度。
2016-08-18 cond-mat.stat-mech physics.ao-ph 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
Spatial self-organisation enables species coexistence in a model for savanna ecosystems
热带稀树草原生物群落的特点是由草本和木本植物组成的连续植被覆盖。在干旱的热带稀树草原上，水的供应是植物生长的主要限制资源，物种的共存提供了一个明显的矛盾的竞争排斥的经典原则。以前的理论工作，使用非空间模型的重点是通过考虑资源生态位分离和生态系统干扰的共存机制的理解的发展。在本文中，我们提出了一个空间自组织原则，当地植被生长和水分再分配之间的正反馈，是足够的物种共存的稀树草原生态系统。基于Klausmeier反应-对流-扩散植被模式，提出了一个时空生态水文偏微分方程模型，研究了斜坡地形上物种共存的空间相互作用效应.我们的研究结果表明，物种共存是一个可能的模型的结果，如果保持平衡之间的物种的平均健身（一个物种的竞争能力，在空间均匀的设置）和他们的殖民能力。资源可用性的空间异质性被优越的殖民者（草）利用，然后被平均适应度更高的物种（树木）竞争。空间不均匀共存的解决方案的稳定性分析进一步表明，草作为生态系统工程师，促进形成一个连续的树木覆盖的降水水平无法支持一个统一的树木密度在没有草种。
2019-11-25 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
Pollinator foraging flexibility and coexistence of competing plants
我们使用最佳觅食理论来研究两种植物和一个通才传粉者之间的共存。我们比较植物共存的非适应性与适应性传粉者，调整他们的觅食策略，以最大限度地提高健身条件。当传粉者有固定的偏好，我们表明，植物共存通常需要植物之间的弱竞争资源（例如，空间或营养）和传粉者的偏好，不太偏向于任何一种植物。我们还展示了植物共存是如何通过传粉媒介间接促进的。当传粉者是适应性觅食，传粉者的饮食最大限度地提高传粉者的健身衡量的人均人口增长率。模拟表明，这对植物共存有两个相互矛盾的后果。一方面，当传粉者之间的竞争是弱的，适应有利于传粉者专业化的更有利可图的植物，增加植物竞争的不对称性，使它们的共存可能性较小。另一方面，当传粉者之间的竞争是强大的，适应促进通性，这有利于植物共存。此外，适应性觅食使传粉者能够在失去首选植物宿主时生存下来，从而防止整个群落的进一步崩溃。关键词：互惠共生，竞争，最优觅食，进化稳定策略，共存，适应率
2016-08-10 q-bio.PE
Coexistence and critical behaviour in a lattice model of competing species
本文研究了两个种群竞争同一资源的格模型。d=1，2和3的蒙特卡罗模拟表明，当资源容易获得时，两种物种共存。然而，当资源供应处于中等水平时，新陈代谢较慢的物种就会灭绝。另一方面，当资源稀缺时，新陈代谢较快的物种就会灭绝。这两个物种的共存范围随维度的增加而增加。我们认为，我们的模型可以描述正常细胞和肿瘤细胞之间的竞争的某些方面。有了这样的解释，肿瘤缓解，复发和不同形态的例子。在d=1和d=2模型中，我们分析了相变的性质：它们要么是不连续的，要么属于定向渗流普适类，在某些情况下，它们有一个活跃的亚临界相。在d=2的情况下，其中一个转变的特征似乎是临界指数不同于定向渗透的临界指数，但该转变也可能是弱不连续的。在d=3的版本中，Monte Carlo模拟与平均场近似的解有很好的一致性。这种近似预测，振荡行为发生在本模型中，但仅适用于d>2。对于d>=2，在某些情况下，稳态取决于初始构型。
2011-03-07 cond-mat.stat-mech 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
Spatially disordered environments stabilize competitive metacommunities
本研究开发多层网络模型，发现空间无序通过生态位自发局域化稳定竞争性元群落中的物种共存，为理解景观结构促进生物多样性提供新框架。
2024-04-15 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Evolution as a coexistence mechanism: Does genetic architecture matter?
共享猎物或捕食者物种的物种可能会由于剥削或明显的竞争而灭绝。我们研究是否进化的共享物种作为一种共存机制，并在多大程度上的答案取决于遗传结构的特征进化。在我们的剥削和明显的竞争模型中，共享物种进化其防御或猎物用途。进化的物种要么是单倍体，要么是二倍体。一个单一的基因座多效性决定猎物的营养质量和捕食者的攻击率。当多效性是足够的拮抗性（例如，营养猎物更难捕获），生态进化组装达到高潮，在两个稳定状态之一，支持只有两个物种。当多效性是弱拮抗或协同，组装是不传递的：物种-基因型对被缺失的基因型或物种的罕见入侵周期性地取代。这种不传递性允许共存，如果沿其平衡，几何平均回收率超过几何平均损失率的稀有基因型或物种。通过影响这些速率，协同多效性可以介导共存，而拮抗多效性则不能。对于二倍体种群经历弱拮抗多效性，超加性等位基因的贡献健身可以减轻共存通过生态进化的存储效应。密度依赖性和突变也促进了共存。这些结果突出了进化作为一种共存机制的功效可能取决于潜在的遗传结构。
2017-06-12 q-bio.PE
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
Effects of phylogeny on coexistence in model communities
本文将系统发育树上的性状进化模型与 Lotka–Volterra 群落动态耦合，定量刻画性状数量、树拓扑和物种库大小如何通过性状影响物种共存。
2024-10-12 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Metastability as a coexistence mechanism in a model for dryland vegetation patterns
植被格局是缺水生态系统的普遍特征。尽管对同一有限资源的竞争，几种植物的共存是常见的。本文在单种群Klausmeier模型的基础上提出了一个双种群反应扩散模型，分析研究了两种群共存状态的存在性。从理论上讲，该研究发现，如果植物物种的平均适合度存在微小差异，则支持共存，该平均适合度是通过物种将水转化为新生物量的能力与其死亡率的比率来衡量的。在数学上，共存不是系统的稳定解，但空间均匀和模式化共存状态都是亚稳态。在这种情况下，一个亚稳态的解决方案，其中两个物种共存对应于一个长期的瞬态（超过$10^3$年的尺寸参数）到一个稳定的单物种状态。这种行为的特点是小尺寸的正特征值具有相同的数量级的两个物种之间的平均健身差异。两种机制导致亚稳态解决方案的发生建立：一个空间一致的不稳定平衡和一个稳定的单物种模式，这是不稳定的竞争对手的引入。我们进一步讨论了不对称种间竞争（如阴影）的亚稳态性能的影响。
2019-11-25 q-bio.PE
Species competition: coexistence, exclusion and clustering
我们提出的Lotka-Volterra方程描述大量竞争物种之间的生态竞争的性质。首先，我们扩展到一个非齐次生态位空间的情况下，代表物种共存的解决方案的稳定性条件。其次，我们讨论了导致物种聚类的机制，并获得了系统的一个特定实例中的集总状态的解析解。我们还讨论了如何现实的生态相互作用可能会导致不同类型的竞争系数。
2009-07-22 nlin.PS q-bio.PE q-bio.QM
Plant coexistence mediated by adaptive foraging preferences of exploiters or mutualists
植物的共存取决于它们对共同资源的竞争以及由共同的利用者或互利主义者介导的间接相互作用。这些相互作用由动物丰度的变化（密度介导的相互作用，例如，明显的竞争），或通过改变动物对植物的偏好（行为介导的相互作用）。本文研究了行为介导的相互作用对两种植物种群动力学的影响以及在动物密度一定的情况下动物的偏好动力学。动物既可以是适应性剥削者，也可以是适应性互利主义者（例如，食草动物或传粉者），以最大限度地提高其适应性。模型的分析表明，适应性的动物对植物的偏好，可以导致多种结果的植物共存与不同水平的专业化或通性的中介动物物种。特别是，开发者通性促进植物共存，即使种间竞争太强，使植物共存可能没有剥削者，互惠专业化促进植物共存时，植物种间竞争弱的替代稳定状态。引入一个新的概念，广义等倾线，使我们能够充分分析模型的植物之间的竞争相互作用的强度（弱或强），植物和动物之间的相互作用的类型（剥削或互惠）。保留字：行为介导的相互作用，竞争的偏好，差分包含，广义等倾线，开关，滑动和排斥制度。
2019-08-07 q-bio.PE
Intraspecific competition in models for vegetation patterns: decrease in resilience to aridity and facilitation of species coexistence
有图案的植被是许多旱地生态系统的一个特征。虽然在生态系统范围内的植物密度通常较低，空间自组织原理导致高生物量斑块和裸露土壤斑块交替发生。然而，在植被格局的数学模型中，种内竞争动态通常被忽略，而不是在长空间尺度上对水分的竞争。在这一章中，我解决了当地种内竞争带状植被格局的建模框架的影响。首先，我表明，在一个单一物种模型的背景下，忽略本地种内竞争导致高估的模式化生态系统的弹性增加干旱。其次，在一个多物种模型的背景下，我认为，当地种内竞争是一个关键因素，在成功捕获的物种共存的模型解决方案代表的植被模式。对于这两个模型，详细的分歧分析，分析的开始，存在性和稳定性的模式。除了局部种内竞争的优势外，两个物种之间的差异也对分支结构产生了重大影响，为复杂生态系统动态提供了重要见解。本章中对未来生态系统动态的预测，特别是对模式启动和模式稳定性的预测，可以帮助保护计划的制定。
2020-05-02 q-bio.PE
Effects of stage structure on coexistence: mixed benefits
所有个体都相同的竞争模型的属性相对较好理解;然而，青少年和成年人可以体验或产生不同的竞争。在这里，我们研究了不太知名的结构化竞争模型在离散时间，允许多个生活史〈动〉<动>参数依赖于成人或少年人口密度。Ricker密度依赖的数值研究表明，当竞争系数对少年的生存和生育力反映相反的竞争层次，阶段结构可以促进共存。我们重新审视并扩展这些结果。首先，通过一个Beverton-Holt两物种的幼年-成年模型，我们证实了这些发现并不依赖于密度依赖或生活周期〈动〉<动>的细节，并获得了解释这种共存出现的阶段结构可以发生的解析表达式。其次，我们使用社区水平的敏感性分析，这种紧急共存是强大的参数值的扰动。最后，我们问这些结果是否从两个到多个物种，使用模拟。我们发现，他们没有，作为共存出现的阶段结构只看到非常相似的生活史参数。因此，这种紧急共存不太可能是非常多样化的生态系统中共存的关键机制，尽管它可能有助于解释某些激烈竞争的物种对的共存。
2023-03-21 q-bio.PE
Estimating the probability of coexistence in cross-feeding communities
许多微生物生态系统的动力学是由交叉喂养相互作用驱动的，其中一些物种分泌的代谢物被其他物种进一步代谢。这种生态系统的种群动力学受频率依赖选择的支配，这种选择允许两个或两个以上的物种稳定共存。本文分析了一个基于复制子方程的交叉取食模型，目的是在给定三个物种在三个单独的对中共存的能力的信息，即三个两物种组成系统的长期动态的情况下，建立三个物种共存的准则。三重系统的统计研究和共存的物种三重态的概率计算两种模型的物种相互作用。的相互作用参数建模为随机独立或组织在一个层次结构中，任何衍生的代谢物携带的能量比以前的营养物质在代谢链中。我们区分不同的共存模式相对于成对的动态的物种，并发现共存的概率接近$\frac12$的三重系统与三个成对共存对和所谓的不传递系统。系统与两个和一个成对共存对更有可能存在随机相互作用参数，但另一方面，不太可能表现出三重共存。因此，我们得出结论，从统计学的角度来看，某些物种的三胞胎是罕见的，但如果允许相互作用，则可能共存。这些知识可能有助于构建用于工业目的的合成微生物群落。
2016-08-15 q-bio.PE
Local adaptation, phenotypic plasticity, and species coexistence
本研究通过个体基模拟，发现适应性表型可塑性可在无生态分化及竞争-定殖权衡下促进竞争劣势物种与优势物种共存，且需足够迁移率和环境异质性。
2023-03-10 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
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
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
Emergent spatial patterns of coexistence in species-rich plant communities
统计物理学已被证明是分析多智能体环境的关键。出于各种非平衡功能的巴罗科罗拉多州和其他生态系统的经验观察，我们分析了植物物种丰度模型，提出了分析证据的尺度不变的植物集群和非平凡的紧急模块的相关性。这种基于渗流过程的尺度不变区域的首次理论确认，再现了实际生态系统的关键特征，可以为具有巨大生物多样性的生态系统提供最稳定的平衡。
2021-07-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
Coexistence in neutral theories: interplay of criticality and mild local preferences
中性理论在群体遗传学和生物地理学等领域发挥了至关重要的革命性作用。从定义上讲，这些理论是至关重要的，因为每个等位基因/物种/类型的总体增长率都是零。因此，中性模型中的每个物种都处于入侵和灭绝之间的边缘，允许对称/中性类型共存。然而，在有限的系统中，由于人口的波动，在相对较短的时间内不可避免地达到了单一主导的国家，从而给我们留下了一个不令人满意的框架来合理化所观察到的长期共存。在这里，我们仔细研究准中性理论的异质性的影响，其中可以有一个局部的温和的偏好，在某些网站的一些竞争物种，即使保持整体物种的对称性。正如我们在这里所展示的，一小部分位置的轻微偏差足以诱导整体稳健和持久的物种共存，即使在距离偏差位置任意远的区域。这一结果源于潜在的关键批量动态的长期性质，并有一些影响，例如，在保护生态学，因为它表明，为不同的竞争物种建造当地特定的“避难所”，可以导致全球生物多样性的增强，即使在区域任意远离受保护的避难所。
2014-12-19 cond-mat.dis-nn 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
Exploring Spatial Segregation Induced by Competition Avoidance as Driving Mechanism for Emergent Coexistence in Microbial Communities
本研究针对微生物群落共存机制问题，结合竞争规避驱动的空间隔离个体模拟与Lotka-Volterra集合种群框架，发现空间隔离等因素可促涌现共存，揭示新共存机制并强调空间因素的重要性。
2024-02-26 physics.bio-ph physics.soc-ph q-bio.PE
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 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
Species coexistence in a neutral dynamics with environmental noise
环境波动对生态群落的组织有着重要的影响，了解这种变化如何影响生态系统的生物多样性是生态学中的一个主要问题。在本文中，我们分析的情况下，两个物种竞争的资源的中性学说〈动〉<动>的框架内，在环境噪声的存在下，投入特别关注的变化如何调节物种的适合度。环境是二分法的，随机性在有利于一个物种而不利于另一个物种的时期之间交替，长期保持中立。我们研究了两种不同的情况：在第一种情况下，物种适应度随环境线性变化，在第二种情况下，有效适应度由竞争相同资源的个体的总适应度重新缩放。我们发现，在前一种情况下，环境波动总是减少物种共存的时间，而这样的时间可以提高或减少在后一种情况下，这取决于环境的相关时间。这种现象可以理解为Chesson储存效应的直接结果。
2016-11-15 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
On the sympatric evolution and evolutionary stability of coexistence by relative nonlinearity of competition
如果两个物种对同一个共享资源表现出不同的非线性反应，并且每个物种都改变了资源动态，使其有利于竞争对手，那么它们就可以稳定地共存。这种共存机制，被称为竞争的相对非线性，在理论上是很好理解的，但很少有人知道它的进化特性和它在现实社区中的流行。我们解决这一挑战，通过使用自适应动力学理论和基于个人的模拟比较社区的稳定性和进化稳定的物种共存的相对非线性。在我们的分析中，进化作用于物种的密度补偿策略，我们考虑了在高和低资源可用性下人口增长率之间的权衡。我们确认以前的研究结果，无论特定的模型的密度依赖性，有许多组合的过度补偿和欠补偿密度补偿策略，允许稳定共存的相对非线性。然而，我们的分析也表明，大多数这些策略组合是不进化稳定的，将被一个中间密度补偿策略。只有非常具体的权衡导致相对非线性的进化稳定共存。由于我们找不到为什么这些特定的权衡在自然界中应该是常见的，我们得出结论，同域进化和相对非线性的进化稳定性，虽然在原则上是可能的，似乎是不太可能的。我们推测，这可能，至少部分地，解释了为什么这种共存机制的经验证明是罕见的，注意到，然而，在该领域检测相对非线性的困难[...]
2014-08-03 q-bio.PE
Evolutionarily induced alternative states and coexistence in systems with apparent competition
捕食者通常会消耗多个猎物，并通过相互补贴共享的捕食者，猎物可能会相互伤害。当捕食水平很高时，这种明显的竞争可能会导致被捕食物种被取代。耦合数量遗传学和洛特卡-沃尔泰拉模型，我们研究捕食者进化如何改变这一点和其他生态结果。这些模型考虑了捕食者对两种猎物的攻击率之间的权衡。我们提供了一个数学表征的强形式的持久性-持久性-有一个全局吸引有界远离灭绝。当演化动力学发生在比生态动力学足够慢的时间尺度上时，我们还用奇异摄动理论和生态演化动力学的图解方法刻画了吸引子及其吸引盆的特征。我们的研究结果表明，生态进化反馈可以调解持久性在中间权衡的攻击率。然而，在强烈的权衡中，永久性就失去了。尽管这种永久性的损失，可以有吸引子支持共存。然而，这些吸引子可能与捕食者被排除在外的吸引子一致。我们的研究结果强调，进化-进化反馈可以通过调解共存或导致性状依赖的替代稳定状态来改变社区结构。
2015-04-03 q-bio.PE
Nonlinear competition avoidance favors coexistence in microbial populations
Universitat Rovira i Virgili（罗维拉-维尔吉利大学）；University of Zaragoza（萨拉戈萨大学）
非线性竞争诱导的运动能力调节促进微生物种群的长期共存。
2026-01-20 physics.bio-ph 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
Methods for calculating coexistence mechanisms: Beyond scaling factors
物种如何共存？现代共存理论（Modern Coexistence Theory）通过比较一个被扰动到低密度的物种（入侵者）和其他保持其典型密度的物种（居民）来衡量共存机制;这种入侵者-居民的比较衡量了由专业化产生的稀有物种优势。然而，有几种合理的方法（即，方法）来比较入侵者和居民，每一个在实用性和生物学解释不同。本文通过理论论证和案例研究，比较了四种计算共存机制的方法：1）比例因子法，传统的方法是通过求解线性方程组来衡量种群对竞争的相对敏感性; 2）简单比较法，对所有种群给予同等的权重; 3）速度转换因子，一种新的方法，其中居民的增长率按世代时间的比例缩放，和; 4）入侵者-入侵者比较，另一种新的方法，其中一个焦点物种在高密度与低密度下进行比较。我们的结论是，传统的比例因子在一些理论研究中是有用的，但不推荐用于经验应用，即，决定了在现实社会中共存的机制。相反，我们推荐简单的比较和速度转换因子方法。当比较具有不同世代时间的物种时，速度转换因子最有用。然而，生态学家经常研究具有相似生活史的物种在行业协会中的共存，因此，具有相似的世代时间。在这种情况下，制造商使用简单比较方法是合理的。
2022-01-17 q-bio.PE q-bio.QM
Niche differentiation in the light spectrum promotes coexistence of phytoplankton species: a spatial modelling approach
浮游生物的悖论突出了高斯的竞争排斥定律与浮游植物多样性之间的明显矛盾。众所周知，浮游植物的动态在很大程度上取决于两个主要资源：光和营养。在这里，我们把光作为一个连续的资源，而不是一个单一的资源，通过考虑可见光光谱。我们提出了一个空间显式的反应-扩散-平流模型，从数学和生物学的角度探讨在什么情况下共存是可能的。此外，我们提供的生物背景下，当共存预期的基础上的光谱和整体浊度的水内的生态位分化的程度。
2021-09-06 math.DS q-bio.PE
Uneven rock-paper-scissors models: patterns and coexistence
本文研究了一类随机May-Leonard模型，其中三个种群按照非等级循环的方式相互控制，采用石头剪刀布游戏.我们在系统中引入了不均匀性，考虑到其中一个物种由于选择概率较低而较弱。模拟结果表明，图案的形成受到较弱的物种的存在，没有螺旋波立即产生随机初始条件的影响。相反，单一物种的空间域周期性地支配着整个领土，直到较弱物种占据的区域足够狭窄，可以让个体在没有被选择的情况下穿过。这导致了负责物种共存的空间格局的出现。我们验证了选择概率的不对称性导致不同的空间自相关函数和平均相对物种丰度。最后，我们调查的共存概率，并表明，生存的物种依赖于水平的不均匀性的模型和个人的流动性。
2019-05-14 nlin.PS physics.bio-ph q-bio.PE
Analytic Behaviour of Competition among Three Species
本文用奇异性分析和对称性分析的方法分析了May和Leonard（{ \it SIAM J Appl Math} \textbf{29}（1975）243-256）研究的三种群竞争的经典模型，确定了系统可积的参数值。我们观察到一些显着的临界值之间的关系所产生的动力系统的方法和奇异性和对称性分析。
2006-09-07 q-bio.PE
How self-regulation, the storage effect and their interaction contribute to coexistence in stochastic and seasonal environments
解释物种丰富的初级生产者社区的共存仍然是生态学家的一个挑战，因为他们可能会竞争共享资源。在哈钦森的开创性建议之后，许多理论家试图通过波动的环境来创造多样性，这会削弱或减缓竞争性排斥。然而，波动环境模型通常最多只能产生十几个共存物种。在这里，我们研究如何在波动的环境中创建更丰富的社区，使用经验参数化模型。基于Scranton和Vasseur的强制洛特卡-沃尔泰拉模型（Theor Ecol 9（3）：353-363，2016），受浮游植物群落的启发，我们研究了两种共存机制的影响，即储存效应和种内竞争强度高于种间竞争强度（即，强的自律性）。我们调整内/间竞争比的实证分析的基础上，自我调节占主导地位的种间相互作用。虽然一个强大的自我调节保持更多的物种（50%）比存储效果（25%），我们表明，没有两个共存机制考虑可以确保所有物种单独共存。现实的季节性环境只会加剧这种情况，因为它们相对于随机环境降低了持久性。然而，强大的自我调节和存储效应结合超加性，使所有物种都可以坚持两种机制在工作。我们的研究结果表明，将不同的共存机制结合到社区模型中可能比试图找到最能解释多样性的机制更有成效。我们还强调，虽然生物量性状分布提供了一些关于共存机制的线索，但它们不能明确指出哪些机制在起作用。
2019-04-24 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
Zero-one survival behavior of cyclically competing species
由于不可避免的波动，竞争物种的共存总是短暂的。在这封信中，我们研究了不同物种在循环竞争中的最终生存概率。我们表明，他们经常服从一个令人惊讶的简单，但不平凡的行为。在一个模型中，共存是中性稳定的，我们证明了一个强大的0 - 1定律：当三个物种之间的相互作用是（一般）不对称的，“最弱”的物种生存的概率，往往是一个大的人口规模，而其他两个保证灭绝。我们合理化我们的研究结果从随机模拟的分析方法。
2009-01-30 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.PE
Coexistence versus extinction in the stochastic cyclic Lotka-Volterra model
物种的循环优势已被确定为维持生物多样性的一种潜在机制，见例如B。Kerr，M. a.莱利，M。W. Feldman和B. J. M. Bohannan [Nature {\bf 418}，171（2002）]和B. Kirkup和M. a. Riley [Nature {\bf 428}，412（2004）].通过数值模拟支持的分析方法，我们解决了这个问题，通过研究一个典型的非空间三种群随机系统，即"石头剪刀布"或循环洛特卡-沃尔泰拉模型的属性。虽然确定性的方法（速率方程）预测的物种的共存导致定期（但中性稳定）振荡的人口密度，我们表明，在系统中产生的波动与\emph{finite number of agents}大大改变了这一局面，并负责灭绝：经过足够长的时间后，三个物种中的两个灭绝。作为主要发现，我们提供了在给定时间的灭绝概率的解析估计和数值计算。我们还讨论了我们的研究结果的影响，一类广泛的竞争人口系统。
2006-10-05 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.PE
Fuzzy Mating Behavior Enhances Species Coexistence and Delays Extinction in Diverse Communities
目前关于促进不同群落中物种共存的机制的理论假设物种仅在生态学上相互作用。物种被视为离散的进化实体，即使大量的经验证据表明，基因流的模式，如自交和杂交经常发生在植物和动物群体。在这里，我们允许交配行为，以响应当地的物种组成和丰富的数据驱动的元社区模型的物种共存。虽然个体主要是异交，但它们也保持一些小的自交和杂交能力。交配选择被视为一个“模糊”的行为，由影响交配选择的内在属性和当地社区的外在属性，主要是同域互育物种的密度和可用性之间的相互作用决定。当配偶选择受到严格限制时，即使自交后代的存活率很低（<10%）也可以防止稀有物种的灭绝。随着配偶选择的增加，低杂交成功率（~20%）维持社区水平的多样性更长的时间。鉴于热带树木群落的物种密度低和多样性高，同域同属物种之间竞争的进化成本可以忽略不计，因为直接竞争很少发生。在多样化的群落中，许多物种是长期稀有的，因此容易受到随机灭绝的影响，如果物种完全生殖隔离，这种情况就会迅速发生。通过将模糊交配行为纳入物种共存模型，可以更真实地理解灭绝过程。模糊交配策略可能是稀有物种逃避灭绝和获得当地适应的重要机制，应纳入森林经营策略。
2013-11-12 q-bio.PE
Competition, trait-mediated facilitation, and the structure of plant-pollinator communities
在植物传粉者群落中，许多传粉者是潜在的通才，它们对某些植物的偏好会随着植物和传粉者密度的变化而迅速变化。这些变化的喜好影响共存传粉者公会以及植物公会内。利用数学模型，我们研究了传粉者偏好的适应性如何影响两植物两传粉者群落相互作用模块的种群动力学。适应导致通才传粉者和专业传粉者之间的共存，并产生复杂的植物种群动力学，涉及植物群落的替代稳定状态和离散过渡。传粉者的适应也导致植物-植物明显的促进作用，这是由传粉者偏好的变化介导的。我们表明，适应性传粉行为减少生态位重叠，并导致共存的专业化对不同的植物。因此，本文记录了适应性传粉者对植物的偏好如何改变植物传粉者群落的结构和共存。
2017-12-19 q-bio.PE
Self-organized patterns of coexistence out of a predator-prey cellular automaton
我们提出了一个随机的方法来模拟的动态共存的猎物和捕食者种群。假设共存空间被明确地细分为网格单元。每个细胞只能被每个物种的一个个体占据，或者可以是空的。该系统根据一组局部规则组成的概率元胞自动机随时间演化，这些规则描述了物种个体之间的相互作用，并模仿了出生，死亡和捕食过程。通过计算模拟，我们发现，根据模型的参数值，可以达到以下状态：一个猎物吸收状态和两种类型的活动状态。在其中一个，两个物种共存于一个固定的制度与人口密度恒定的时间。另一种活跃状态的特征是被捕食者和捕食者种群的局部耦合时间振荡。我们专注于自组织结构所产生的时空动力学的共存。我们确定了不同的空间模式的猎物和捕食者，并验证它们是亲密连接的时间共存行为的物种。的发生的猎物捕食集群的空间格局的活动状态也检查。
2006-04-24 q-bio.PE
Permanence via invasion graphs: Incorporating community assembly into Modern Coexistence Theory
为了理解物种共存的机制，生态学家经常研究理论和数据驱动模型的入侵增长率。这些增长率对应于一个物种相对于支持其他物种的遍历性措施的人均增长率。在生态学文献中，共存通常等同于入侵增长率为正。直觉上，正的入侵增长率确保了物种从稀有中恢复过来。为了提供一个数学上严格的框架，这种方法，我们证明定理，回答两个问题：（一）当入侵增长率的迹象确定共存？(ii)当迹象充分时，哪些入侵增长率需要为正？我们专注于确定性模型，并将共存与持久性等同起来，即，一个远离灭绝的全局吸引子对于满足某些技术假设的模型，我们引入入侵图，其中顶点对应于支持遍历测度的物种（社区）的适当子集，定向边对应于由于缺失物种入侵而导致的社区之间的潜在过渡。这些定向边缘由侵入生长速率的符号决定。当入侵图是无环的（即没有序列的入侵开始和结束在同一个社区），我们表明，持久性是由入侵增长率的迹象。在这种情况下，永久性的特征是所有-i社区的可入侵性，即，没有物种i的群落，其中所有其他缺失物种具有负入侵增长率。我们表明，耗散洛特卡-沃尔泰拉模型满足我们的技术假设和计算他们的入侵图减少到求解线性方程组。我们提供额外的应用程序的结果，并讨论开放的问题。
2022-07-30 math.DS 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
The Waterwheel in the Waterfall
进化生态学研究的一个基本问题是解释不同物种如何在自然生态系统中共存。这个问题与物种营养竞争直接相关。然而，竞争理论，基于经典的逻辑Lotka-Volterra方程，导致错误的结论物种共存。其原因是错误地解释了种间相互作用，以竞争系数的形式表示。在这里，我使用的Logistic Lotka-Volterra型竞争方程，从所谓的资源竞争模型得到的物种共存的必要条件。这些模型表明，只有具有相同竞争能力的物种可以共存。由于竞争物种之间的这种关系，生态系统的生物多样性在进化过程中减少。
2004-01-26 q-bio.PE
Spatial eco-evolutionary feedbacks mediate coexistence in prey-predator systems
生态进化框架可以解释生态和进化过程发生在可比时间尺度上的群落的某些特征。在这里，我们调查是否演化动力学可能相互作用的空间结构的捕食者-捕食者社区中，这两个物种表现出有限的流动性和捕食者的感知范围受到自然选择。在这些条件下，我们的研究结果揭示了生态进化之间的反馈物种的空间混合和捕食者的感知范围：不同水平的混合选择不同的感知范围，这反过来又重塑猎物的空间分布及其与捕食者的相互作用。这种种间互动的新兴模式反馈到各种感知范围的效率，从而选择新的。最后，由于捕食混合的关键因素，调节捕食的强度，我们探讨了社区层面的影响，这种反馈，并表明它控制共存时间和物种灭绝概率。
2019-11-15 cond-mat.stat-mech nlin.AO q-bio.PE
