Persistence/extinction scenarios in an almost periodic metapopulation with competition and habitat destruction
本文将含竞争与生境破坏的 Tilman–Nee 集合种群模型推广到几乎周期拓殖与灭绝率，利用标量线性方程的指数二分性刻画物种拓殖或灭绝力占优，并递归分类续存/灭绝情形。
2024-12-04 math.DS q-bio.PE
Local Perturbations Do Not Affect Stability of Laboratory Fruitfly Metapopulations
大量的理论研究预测，空间结构种群（集合种群）的动态可以通过对地方种群大小的不断扰动而改变。然而，这些研究假设大集合种群居住在无噪音，零灭绝的环境中，他们的预测从未得到经验验证。在这里，我们报告的本地化扰动对全球动态和稳定性的影响的实证研究，在实验室中使用果蝇集合种群。我们发现，不断增加的个人在每一代的一个特定的亚群稳定的亚群本地，但没有任何可检测的影响的动态和稳定的集合种群。我们的实验系统使用一个简单的，但广泛适用的种群动力学模型的模拟能够恢复的实证研究结果，表明我们的结果的一般性。然后，我们模拟了扰动更多亚群、增加扰动强度和改变迁移速率的可能后果，但发现这些条件都不会改变我们的实验结果。最后，我们表明，我们的主要结果是强大的集合种群中存在的局部抑制。我们的研究表明，局部扰动不太可能影响真正的集合种群的动态，这一发现具有警示意义的生态学家和保护生物学家面临的问题，稳定不稳定的集合种群的性质。
2007-02-26 q-bio.PE
Generalizing the Levins metapopulation model to time varying colonization and extinction rates
本文将 Levins 集合种群模型推广至时变的定殖与灭绝率，利用 Puccia 和 Levins 的平均方法构建上下平均（即 Bohl 指数）并通过非自治动力学工具分析，确定了种群的持久或灭绝，揭示了平均值符号异同时的动力学异同。
2025-04-29 math.DS q-bio.PE
Extinction risk of a Metapopulation under the Allee Effect
我们研究的灭绝风险的碎片化人口居住在一个网络上的补丁耦合迁移，当地的补丁动态包括Allee效应。我们发现，补丁之间的混合显着影响人口的生存能力。与孤立的情况相比，缓慢的迁移总是增加种群的全球灭绝风险。在快速迁移，我们证明了补丁之间的同步最大限度地减少人口的灭绝风险。此外，我们发现了一个临界迁移率，最大限度地提高人口的灭绝风险，并确定一个预警信号时，接近这个状态。我们的理论结果通过高效的加权系综方法得到证实。值得注意的是，我们的分析也可以应用于研究开关的基因调控网络与多个转录状态。
2019-08-23 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
The emergence of the rescue effect from the interaction of local stochastic dynamics within a metapopulation
移民可以拯救地方种群免于灭绝，有助于稳定集合种群。地方种群动态对于确定这种拯救效应的强度是重要的，但是建模者很少注意到地方人口参数和集合种群水平上的拯救效应之间的机械联系。我们开发了一个分析框架，使我们能够描述相互作用的本地随机动力学的救援效果的出现。我们表明，这个框架适用于广泛的空间尺度，提供了一个强大的和方便的替代基于个人的模型进行预测的集合种群的命运。我们发现，救援效果起着重要的作用，在最大限度地减少与高人口统计随机性相关的本地灭绝概率的增加，但其作用是有限的情况下，高的本地环境随机性的招聘或生存。虽然大多数模型假设的救援效果，我们的框架提供了一个明确的机制之间的联系，当地的动态和救援效果的出现，更普遍的是整个集合种群的稳定性。
2014-01-25 q-bio.PE
Survivability of a metapopulation under local extinctions
景观生态学中的集合种群结构是由一组相互作用的空间上分离的亚种群或同一物种的斑块组成，它们可能经历几次局部迁移。这使得调查的生存能力（在全球振荡的形式）的集合种群上的不同的扩散拓扑结构极其重要。然而，在生态网络的各种分散拓扑结构中，哪一种能提供更高的集合种群生存能力，在局部灭绝的情况下，仍然没有得到很好的探索。在这篇文章中，我们审查的鲁棒性的生态网络组成的捕食者斑块Holling I型功能性反应，对逐步灭绝的人口补丁。我们提出了一个全面的研究，同时考虑全球，小世界和无标度的子种群的扩散。此外，我们延长我们的工作，在提高生存能力的形式，持续的全球振荡引入不对称的扩散率所考虑的物种。我们的研究结果证实，斑块之间的相互作用在集合种群的生存能力中起着重要的作用。为了证明观察到的现象的模型独立性，我们对表现出Holling II型功能反应的斑块进行了类似的分析。基于所得到的结果，我们的工作有望提供一个更好的理解的影响，分散安排的全球生存性的生态网络。
2017-12-21 nlin.AO nlin.PS q-bio.PE
Stabilizing spatially structured populations through Adaptive Limiter Control
稳定复杂的非线性系统的动力学是包括生态学和保护生物学在内的几个科学学科的主要关注点。不幸的是，大多数提出的方法来减少混沌系统中的波动是不适用于真实的，生物种群。这是因为这样的方法通常需要系统特定参数的详细知识以及实时操纵它们的能力;大多数真实群体通常不满足这些条件。此外，真实种群往往是嘈杂和易于干扰的，这有时会使这种方法无效。在这里，我们调查的控制策略，它的工作原理是通过扰动人口规模，是强大的合理数量的噪音和灭绝概率。这种策略，称为适应性限制控制（ALC），以前已被证明可以增加实验室种群和黑腹果蝇集合种群的稳定性和持久性。在这里，我们提出了一个详细的数值调查ALC的波动和持久性的集合种群的影响。我们表明，在高迁移率，ALC的应用程序不需要先验信息的人口增长率。我们还表明，ALC可以稳定集合种群，即使当应用到低至十分之一的亚群总数。此外，ALC是有效的，即使当子种群具有高灭绝率：条件下，一个其他控制算法以前未能达到稳定。重要的是，ALC不仅降低了集合种群规模的波动，而且降低了全球灭绝概率。最后，该方法是鲁棒的动态和承载能力的环境中的中等水平的噪声。这些结果，再加上我们早期的实证研究结果，建立ALC是一个强大的候选人稳定真正的生物集合种群。
2013-07-07 q-bio.PE
Finite size scaling of survival statistics in metapopulation models
本研究扩展复合种群模型以纳入有限种群随机性，推导生存概率的有限尺寸标度，并证明确定性复合种群容量在生存与灭绝统计中的关键作用。
2025-06-23 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Fixation and extinction in time-fluctuating spatially structured metapopulations
University of Leeds（利兹大学）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）
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
Dispersal-enhanced resilience in two-patch metapopulations: origin's instability type matters
本研究构建双斑块逻辑斯蒂增长扩散集合种群模型，分析发现扩散增强可改变原点不稳定性类型，提升集合种群在随机扰动下的恢复力，还推导得出最优扩散率。
2023-12-11 math.DS q-bio.PE
Increased persistence via asynchrony in oscillating ecological populations with long-range interaction
了解扩散网络结构对物种持久性的影响，模拟更真实的自然界物种扩散是空间生态学的两个核心问题。在[Holland \& Hastings，Nature，456：792- 795（2008）]中已经研究了有利于相互作用的生态系统的持久性的现实扩散结构，其中表明在猎物和捕食者的集合种群模型中扩散网络结构的随机化通过聚类、延长的瞬态动力学和种群波动的幅度来增加物种持久性。在本文中，相比之下，我们表明，一个确定性的网络拓扑结构中的集合种群也可以有利于dupy和长期的瞬态动力学，如果物种扩散服从远程相互作用的距离依赖的幂律。为了探讨幂律耦合的影响，我们采取了一个现实的生态模型，即罗森茨威格-麦克阿瑟模型在每个补丁（节点）的振荡器网络，并显示，耦合系统是从同步驱动到同步的幂律指数的增加。此外，为了了解物种持久性和幂律指数变化之间的关系，我们计算相关系数来表征团簇形成，同步性序参量和捕食者幅度的中位数。我们进一步表明，较小的集合种群与较少的补丁数量更容易灭绝相比，较大的集合种群与较高的补丁数量。我们相信，目前的工作，提高了我们的理解之间的相互联系的随机网络和确定性网络的理论生态学。
2017-03-04 nlin.AO q-bio.PE
Desynchronization and sustainability of noisy metapopulation cycles
生态系统中种群振荡的表观稳定性是一个长期存在的难题。这里提出了一个通用的解决方案。稳定机制涉及空间迁移、振幅相关频率和噪声的综合效应：由噪声引起的空间补丁之间的微小差异被频率梯度放大。然后，在去扰动区域之间的迁移稳定了均匀流形附近的振荡。扩散耦合振荡器的一个简单模型允许导出定量结果，如扩散强度和频率差上的去极化的依赖性。对于一个不稳定的系统，噪声诱导的过渡证明，从灭绝小噪声的稳定，如果噪声超过某个阈值。耦合振子模型再现所有以前提出的稳定机制。因此，我们建议使用这个模型作为一个标准的工具，识别和分类的人口振荡的空间域。
2007-01-20 q-bio.PE
Neutral Diversity in Experimental Metapopulations
该研究针对平行连续传代的细菌集合种群实验系统，运用生灭过程与溯祖点过程理论，揭示了最优稀释因子、突变频谱幂律特征及种群分化的突变规律，为多突变目标表型筛选提供理论支撑。
2024-03-12 q-bio.PE
Metapopulation dynamics in a complex ecological landscape
本文提出了一个研究集合种群动态中空间扩散与环境时空波动相互作用的一般模型。有利斑块的生态景观就像Lévy灰尘一样产生，它允许建立一系列模式，从分散到聚集。在本地，动力学是由一个典型的人口密度的演变模型，包括一个逻辑表达式加上乘性噪声驱动。空间耦合是通过两种传播机制引入的：扩散扩散和选择性迁移驱动的补丁适合性。我们专注于长期的人口规模作为一个功能的栖息地配置，环境波动和耦合方案。我们得到了有利斑块的空间分布和耦合机制必须满足的条件，以保证种群的生存。我们观察到的基本现象是环境波动和防止灭绝的空间传播之间的正反馈。
2015-03-27 nlin.AO q-bio.PE
Extinction in a self-regulating population with demographic and environmental noise
我们提出了一个明确的统一的随机模型，由于随机出生，死亡，密度依赖的竞争和环境波动的人口规模的波动。随机动力学提供了对小种群的深入了解，包括灭绝等过程，这些过程不能用确定性方法正确处理。我们提出了精确的分析和基于模拟的结果，我们的随机模型的灭绝时间，并比较不同的影响，环境随机性和内在的人口随机性。我们使用离散的主方程方法和精确映射到一个福克-普朗克方程（泊松方法）和随机方程，显示它们是完全等价的。我们还使用最速下降法计算近似灭绝时间。这个模型可以很容易地扩展到容纳集合种群结构和遗传变异的人口，因此代表了一个明确的合成种群动力学和群体遗传学的微观一步。
2008-07-31 q-bio.PE
Spatial Scales of Population Synchrony generally increases as fluctuations propagate in a Two Species Ecosystem
种群同步的空间尺度给出了种群波动相关的特征距离。因此，它也给出了同时发生人口减少甚至灭绝的区域的特征大小。单种以前的结果意味着，人口同步的空间尺度是等于或大于（由于分散）比环境波动的同步的空间尺度。多物种生态系统的理论结果指出，物种间的相互作用改变了种群同步的空间尺度。特别是，最近的结果对两个物种的生态系统，两个竞争对手和捕食者-猎物，点的空间尺度的人口同步性一般增加的波动传播通过食物网〈动〉<动>，即，受环境波动影响越直接的物种，其种群同步性的空间尺度越小。在这里，我们发现这种行为对于两个物种的生态系统通常是正确的。这种行为的例外是某些特殊情况，其中一个物种的种群波动本身并不衰减，而是需要将波动强烈地传递到另一个物种才能衰减。这些分析结果说明了在开发可持续收获或评估濒危物种灭绝风险时，应用生态系统而不是单一物种视角的重要性。
2020-12-20 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Chloroplast microsatellites reveal colonization and metapopulation dynamics in the Canary Island pine
叶绿体微卫星已成为植物群体遗传学研究中越来越受欢迎的标记，但很少有人关注它们在人口统计推断方面的潜力。在这项工作中，利用叶绿体微卫星研究群体扩展进行了探索。首先，我们研究了失配分布分析和F（S）检验的功效，并结合不同人口情景的模拟。然后，我们将这些方法应用于经验数据获得的加那利群岛松（Pinus canariensis）。模拟结果表明，叶绿体微卫星对种群的突然增长十分敏感。F（S）检验的功效和人口统计学参数估计的准确性（如扩展时间）与数据内的同质性水平成比例降低。加那利群岛的松树叶绿体微卫星数据的分析表明，人口扩张，几乎所有的样本地点。岛屿一级的人口扩张可以用松树在群岛上的殖民化来解释，而岛屿内不同地点不同年龄的人口扩张则可能是地方性迁移和岛屿化动态的结果。来自P. canariensis的寄生虫象鼻虫Brachyderes rugatus的可比线粒体DNA序列数据支持这种情况，表明火山活动在加那利群岛松林群落的演变中发挥了关键作用。
2008-12-17 q-bio.PE
Amplitude dependent frequency, desynchronization, and stabilization in noisy metapopulation dynamics
分析了生态系统中种群振荡的神秘稳定性。潜在的机制是在两个相互作用的物种自由迁移的两个空间补丁之间的框架。结果表明，迁移和噪声的综合作用不能解释稳定性。缺少的成分是振荡频率对振幅的依赖性;由于频率梯度，斑块之间的噪声诱导差异被放大。迁移之间的deserminized区域，然后稳定的“软”极限环附近的同质流形。扩散耦合振荡器的一个简单的模型允许导出定量的结果，如扩散强度和频率差后的去极化的功能依赖性。振荡的振幅（几乎）与噪声无关。结果进行了比较与数值积分的边缘稳定的Lotka-Volterra方程。一个不稳定的系统在小噪声下容易发生振荡，但在较大的噪声强度下稳定。
2006-09-19 cond-mat.soft q-bio.PE
Stochastic matrix metapopulation models with fast migration: re-scaling survival to the fast scale
本研究针对环境随机性下具有快速迁移的结构化集合种群离散时间模型，通过重新标度存活率到快速时间尺度提出新模型，并推广近似降阶技术，证明随机增长率与缩放对数方差在原始与降阶系统间的关联，揭示不同建模选项可导致增长或灭绝的差异。
2024-02-06 math.DS q-bio.PE
Habitat heterogeneity and dispersal network structure as drivers of metacommunity dynamics
University of Padova（帕多瓦大学）；National Biodiversity Future Center（国家未来生物多样性中心）；INFN, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；International Centre for Theoretical Physics（理论物理国际中心）；University of Lausanne（洛桑大学）；Department of Civil, Environmental and Architectural Engineering, University of Padova（帕多瓦大学土木、环境与建筑工程系）
本文提出一种统一的微观机制框架，用于从任意扩散网络上的个体生态动态推导有效元种群和元群落模型，揭示了栖息地异质性和网络结构对群落动态和生物多样性的影响。
2026-05-07 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Temporal patterns of dispersal-induced synchronization in population dynamics
振荡生态种群的同步性是一种常见的现象，空间同步性可能会增加物种灭绝的风险，并可能导致其他环境影响，因此，振荡生态种群的同步性机制和特性备受关注。线性耦合的捕食-食饵振子系统的稳定同步的条件在过去已被考虑。然而，空间色散耦合可能相对较弱，并且可能不一定导致稳定的完全同步。如果振子之间的耦合太弱而不能引起稳定的同步，那么振子可能会进入间歇性同步，此时同步动力学的片段与去同步动力学的片段穿插在一起。在本研究中，我们考虑了这种间歇同步动力学的时间模式的两个分散耦合Rosenzweig-MacArthur捕食-被捕食振子系统。我们考虑了去离散化区间的持续时间分布的性质及其对模型参数的依赖性。我们发现，同步动力学（一个生态网络现象）的时间模式可能取决于个人的捕食者-猎物补丁（个人振荡器）的属性，并可能独立于分散的强度而变化。我们还表明，如果捕食者的动态相对于猎物的动态是缓慢的（这种情况下，可能会促进短暂的，但大的爆发），扩散耦合捕食者-猎物振荡种群表现出许多短的dessperizations（相对于几个长dessperizations），并可能需要较弱的扩散，以达到强的同步。
2020-01-10 nlin.AO q-bio.PE
Dispersal-induced resilience to stochastic environmental fluctuations in populations with Allee effect
许多物种在小种群密度下是不可持续的（Allee效应），即，在一个称为Allee阈值的阈值之下，种群减少而不是增长。在一个封闭的地方种群中，环境波动总是导致灭绝。在这里，我们展示了如何，在空间扩展的栖息地，分散可以导致一个地区的可持续人口，提供的环境波动幅度低于灭绝阈值。我们已经确定了两种类型的可持续种群：高密度和低密度种群（通过平均场近似，有效的大扩散长度的限制）。我们的研究结果表明，斑块的人口是高，低或灭绝，共存时，人口接近全球灭绝（即使是同质栖息地）。灭绝阈值是最大的特征扩散距离远大于同步的环境波动的空间尺度。灭绝阈值与扩散率的平方根成比例地增加，并随Allee阈值而减小。低密度种群解决方案可以帮助理解收获后恢复的困难。这一理论框架提供了一种新的方法来解决其他因素，如栖息地破碎化或收获，影响人口对环境波动的适应能力。
2021-11-25 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
The spatial dynamics of ecosystem engineers
种群动力学模型很少考虑生态系统非生物特征的变化，主要关注物种间的营养和竞争相互作用。然而，了解生物的种群动力学，必须改变他们的栖息地，以生存，所谓的生态系统工程师，需要明确纳入非生物相互作用的模型。在这里，我们研究了一个模型的生态系统工程师，是离散的空间和时间，工程师和他们的栖息地安排在补丁固定的网站的规则格子。工程种群的增长采用Ricker方程进行模拟，其承载力与密度相关，由改变的栖息地数量给出。扩散扩散阶段确保了一小部分工程师从他们的出生补丁移动到相邻的补丁。我们发现，扩散影响的集合种群动力学的情况下，只有在本地或单补丁动力学表现出混沌行为。这样，在种群内禀增长率较大的情况下，它可以抑制混沌行为，避免混沌现象的发生。
2017-08-10 q-bio.PE
Network impact on persistence in a finite population dynamic diffusion model: application to an emergent seed exchange network
动态灭绝殖民模型（也称为接触过程）在流行病学和集合种群理论中被广泛研究。联系通常被认为是可能的，只有通过网络连接的补丁。这个网络解释了空间景观或相互作用的社会组织。多亏了社交网络文献，可以考虑联系人的异质网络。一个主要的问题是评估网络在动态模型中的影响。大多数与此共同目的的工作使用确定性模型或随机灭绝殖民模型（sEC）的近似值，这些模型仅适用于大型网络。当使用有限大小的网络时，诱导的随机性是必不可少的，并且必须在结论中考虑。在这里，提出了一个严格的框架，有限大小的网络和确定性近似的局限性。这个框架允许精确的计算时，补丁的数量是小的。否则，在必要时使用模拟并通过适应的模拟技术进行增强。进行了敏感性分析，以比较四种主要的网络拓扑结构在对比设置，以确定网络的作用。在此背景下研究了一个具有挑战性的案例：一个新兴的法国农民组织Réseau Semences Paysannes（RSP）中的作物品种种子交换。一个随机灭绝殖民化模型被用来表征的后果，在RSP的社会组织的能力，系统，以保持作物品种的重大变化。
2014-04-16 q-bio.PE stat.OT
