Estimation of functional diversity and species traits from ecological monitoring data
气候变化和生物多样性丧失的双重危机表明，迫切需要对功能多样性进行监测。虽然高质量的生态监测数据越来越多，但迄今为止，要量化功能多样性，就需要确定物种的特征，而这方面的数据较难获得。然而，与一个物种的生态功能相关的特征也塑造了它在环境中的表现，因此应该间接地反映在它的时空分布中。因此，有可能从足够广泛的监测数据集重建这些特征。在这里，我们使用扩散图，一个确定性和事实上的无参数分析方法，重建一个代理代表的物种的性状直接从监测数据，并用它来估计功能多样性。我们证明了这种方法与模拟数据和现实世界的浮游植物监测数据从波罗的海。我们预计，这种方法更广泛地应用于现有数据可以大大推进功能生物多样性变化的分析。
2022-09-20 physics.data-an q-bio.PE
Natural Averaging May Complement Known Biological Constraints in Bi-parental Reproduction's Advantages Over Mono-parental in Conserving Species Quantitative Traits
本研究通过数学分析与模拟发现，双亲繁殖的性状混合本质会产生普遍统计效应，使数量多基因性状传递偏差小于无性繁殖，该效应独立于已知生物学机制，有助于维持物种与生态系统稳定，或推动有性生殖进化。
2024-11-14 q-bio.PE
Species traits and community properties explain species extinction effects on detritus-based food webs
土壤群落功能组成的变化对养分循环的影响仍然没有很好的理解。模拟群落动态的模型克服了在野外进行物种去除实验的技术挑战。然而，到目前为止，现有的土壤食物网〈动〉<动>模型不能充分代表有机质加工链，这是土壤动力学的关键。在这里，我们提出了一个新的土壤食物网〈动〉动>动态模型占异速生长的代谢率，有机质的个体发育，并明确表示氮和碳流量。我们用这个模型来研究什么样的性状是物种对群落生产力和养分循环影响的最佳预测因子。要做到这一点，我们删除了161营养物种（功能相同的物种组）一次从48个森林土壤食物网，并模拟他们的动态，直到平衡。模拟结果表明，性状的组合更好地确定去除效果比单一的。最小的物种是最具竞争力的物种，但不同体重的食肉动物表现出最高的连通性和资源相似性，可能是调节竞争力的关键石种。尽管如此，大多数清除效果较低，这表明功能冗余提供了一个高电阻的土壤食物网单一营养物种灭绝。我们还首次强调，食物网〈动〉<动>结构和土壤肥力可以以不可预测的方式彻底改变物种效应。此外，在过去的研究中，排除碎屑和化学计量的限制导致低估的间接影响和追溯。虽然还需要开展更多的工作，以纳入食草动物之间的互补性，但必须在模型中考虑到这些机制，以便更好地了解土壤食物网〈动〉<动>的功能。
2019-02-11 q-bio.PE
Machine learning algorithms to infer trait-matching and predict species interactions in ecological networks
University of Regensburg（雷根斯堡大学）；University of Freiburg（弗莱堡大学）；Senckenberg Biodiversity and Climate Research Centre (SBiK-F)（森肯伯格生物多样性与气候研究中心）
长期以来，生态学家一直怀疑，如果物种的特征以某种特定的方式匹配，它们更有可能相互作用。例如，如果蜜蜂舌头的比例适合植物的花朵形状，授粉相互作用可能更有可能。然而，不同类型的生态网络对性状匹配在确定物种间相互作用中的重要性的经验估计存在显著差异。在这里，我们表明，模糊的经验特质匹配研究可能已经出现至少在使用过于简单的统计模型的一部分。使用模拟和真实数据，我们将传统的广义线性模型（GLM）与更灵活的机器学习（ML）模型（随机森林，Boosted回归树，深度神经网络，卷积神经网络，支持向量机，朴素贝叶斯和k-最近邻）进行对比，测试它们基于性状预测物种相互作用的能力，并推断出与物种相互作用有因果关系的性状组合。我们发现，最好的ML模型可以成功地预测植物-传粉者网络中的物种相互作用，大大优于GLM。我们的研究结果还表明，ML模型可以更好地识别因果关系负责的特质匹配组合比GLM。在两个案例研究中，最好的ML模型成功地预测了全球植物-传粉者数据库中的物种相互作用，并推断出植物-蜂鸟网络的生态学上合理的特征匹配规则，而无需任何先验假设。我们的结论是，灵活的ML模型在理解交互网络方面比传统的回归模型具有许多优势。我们期望这些结果可以外推到其他生态网络类型。更一般地说，我们的研究结果突出了机器学习和人工智能在生态学推理中的潜力，超越了图像或模式识别等标准任务。
2019-11-04 cs.LG q-bio.PE q-bio.QM
Interspecies correlation for neutrally evolving traits
模拟表型进化的一个简单方法是假设在分裂之后，姐妹物种的性状值作为独立的布朗运动而发散。仅依赖于底层物种树的先验分布（以现存物种的数量n为条件），我们研究随机向量（X_1，.，X_n）。本文给出了向量（X_1，…）的样本均值的方差和样本方差的均值的紧致公式。X_n）。这些公式的关键成分是从（X_1，…，X_n）。该种间相关系数不仅考虑到n中两个物种的随机抽样和布朗运动的随机性，而且考虑到系统发育树中的不确定性。后者是由（超临界或临界）条件分支过程建模。在关键的情况下，我们修改的Aldous-Popovic模型，假设一个适当的前原产地的时间。
2012-03-07 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
Trait-dependent extinction leads to greater expected biodiversity loss
利用一个经典的组合不等式，建立了树上多元二元马氏过程的马氏不等式。然后，我们应用这一结果，以及FKG不等式，比较两种物种灭绝模型下的生物多样性的预期损失。其中一个模型是早期模型的广义版本，在早期模型中，灭绝受到某种可分为两种状态的性状的影响，并根据马尔可夫过程在树上进化。由于不止一个特征可以影响物种灭绝的速率，因此在广义模型中允许k个二元状态影响灭绝速率是合理的。我们比较这个模型，每个物种的匹配边缘灭绝概率，但物种灭绝事件是随机独立的。
2009-11-18 q-bio.PE q-bio.QM
Trait-based indices to assess benthic vulnerability to trawling and model potential loss of ecosystem functions
物种一级对拖网捕捞的脆弱性取决于与生态系统功能有关的物种生物特征的个体组合。基于性状的物理阻力RI和生殖潜力RPI的指数的发展和结合成一个整体的脆弱性指数的物种水平上，RRI或阻力和生殖潜力指数。该指数被用来探讨阻力和繁殖潜力如何改变拖网捕捞梯度。RRI允许将底栖生物群落划分为表达不同脆弱程度的群体，这些群体可以与生态系统功能联系起来。RRI指数通过模拟脆弱物种的灭绝或损失及其对功能的影响，开辟了情景建模的可能性。基于性状的RRI指数的有效性进行了探讨，通过比较个别物种的RRI分数经验观察到的反应在拖网梯度的基础上，以前发表的数据。RRI评分和观察到的反应（回归斜率）显著相关，为所采取方法的合理性提供了支持。数据分析表明，阻力和恢复力指数在拖网捕捞梯度上有所增加，表明随着拖网捕捞的增加，社区失去了脆弱物种。在探索拖网捕捞对生物扰动的影响时，我们发现，尽管脆弱物种的损失，但它受到的影响不成比例。拟议的指数提供了新的见解物种的脆弱性和功能的联系。
2020-11-26 q-bio.PE q-bio.QM
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
Existence of two thresholds in a bistable equation with nonlocal competition
Univ. Rouen Normandie, CNRS, LMRS UMR 6085（鲁昂诺曼底大学）；Univ. Lille, CNRS, UMR 8524, LPP（里尔大学）；INRAE, BioSP（法国国家农业、食品和环境研究院生物科学部门）；INRAE, VetAgro Sup, UMR EPIA（法国国家农业、食品和环境研究院与兽医农业供应学院）
该研究探讨了非局部双稳方程中初始数据大小对种群长期行为的影响，揭示了灭绝与持续存在之间至少两个阈值的存在。
2025-12-01 math.AP 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
Biodiversity of marine microbes is safeguarded by phenotypic variability in ecological traits
为什么与理论预测相反，海洋微生物群落具有巨大的表型异质性？如此多的海洋微生物物种如何在同一生态位中共存？我们发现了一个统一的解释这两种现象，通过调查一个非合作的游戏，个人层面的竞争和物种层面的结果之间的插值。我们确定了博弈的所有均衡策略。这些策略的特点是最大的表型异质性。它们也是相互中立的，在这个意义上，无限数量的物种可以共存，同时根据均衡策略进行竞争。先前的理论预测，自然选择会在最佳值附近使性状变异最小化，而在这里，我们得到了一个严格的数学证明，即性状变异最大的物种是那些持久的物种。这种差异可能反映了为更大的生物体开发的模型与我们以微生物为中心的模型之间的预测差异。严格的数学证明，表型异质性本身就是微生物多样性的机械基础。这一发现对微生物生态学具有根本性的影响，并可能代表了一个适应性水库，在不断变化的环境条件下保护生物多样性。
2021-01-17 q-bio.PE
Simpsonian 'Evolution by Jumps' in an Adaptive Radiation of Anolis Lizards
在他极具影响力的进化论观点中，G. G.辛普森假设，物种的进化分支是在适应带中进化的，适应带被定义为具有相似特征和栖息地使用模式的物种所占据的生态位的集合。辛普森假设物种以三种方式进入新的适应区：竞争物种的灭绝，扩散到新的地理区域，或允许物种以新的方式开发资源的关键特征的进化。然而，直接测试辛普森的假设进入新的适应区仍然难以捉摸。在这里，我们评估了适应区之间的跳跃的一个罗伯逊模型的系统发育比较数据的拟合。我们使用一种新的统计方法表明，anoles，一个良好的研究适应辐射的加勒比蜥蜴，已经演变了一系列的进化跳跃性状进化。此外，正如辛普森预测的那样，与栖息地专业化密切相关的特征轴显示出与大安的列斯群岛岛屿之间的关键特征和/或分散的进化相对应的跳跃。我们的结论是，跳跃通常与主要的适应性变化的进化辐射的变色龙。
2013-05-18 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
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
Stochastic niche-based models for the evolution of species
本研究扩展了Price的适应性辐射模型，通过增加生态位维度并引入物种灭绝与生态位移除机制，利用连续时间随机过程生成系统发育树，并借助多种统计量评估其现实性。
2023-09-06 math.PR q-bio.PE
Stochastic dynamics of adaptive trait and neutral marker driven by eco-evolutionary feedbacks
在生态进化框架下研究了中性多样性如何受到选择和适应的影响。在我们的模型中，我们研究了一个连续时间的有限总体，其中每个个体的特征是一个性状的选择和一个完全连锁的中性标记。人口动态是由出生和死亡、出生时的突变以及个体之间的竞争驱动的。性状价值影响生态过程（人口统计事件，竞争），竞争产生性状变异的选择，从而关闭生态进化反馈回路。该性状的人口统计学效应预计也会影响中性变异的产生和维持。我们考虑了一个大的人口限制与罕见的突变，假设中性标记突变速度比选择下的性状。证明了基于随机个体的过程收敛于一个新的带跳的测度值扩散过程，我们称之为替换Fleming-Viot过程（SFVP）。当限制在性状空间时，这个过程是由Metz等人（1996）首次引入的性状替代序列。在有利突变的侵入期间，发生遗传瓶颈，并且与该有利突变相关的标记被搭便车。通过严格分析搭便车效应和中性多样性是如何恢复之后，我们得到了时间尺度分离的条件，在此条件下，我们表明，标记分布近似的Fleming-Viot分布之间的两个性状取代。我们讨论了SFVP的影响，我们的理解下生态进化反馈的中性变化的动态，并说明了模拟的主要现象。我们的研究结果强调了突变，生态参数和性状值在选择性扫描后恢复中性多样性的共同重要性。
2014-05-22 math.PR q-bio.PE
Phylogenetic confidence intervals for the optimal trait value
我们考虑一个随机进化模型的表型之间的n个相关的物种与未知的基因。未知的树是由一个Yule过程n当代节点的条件。假设性状值沿着谱系演化为Ornstein-Uhlenbeck过程。结果，n个物种的性状值形成具有相关观测的样本。我们建立了三个极限定理的样本平均值对应的三个域的适应率。在快速适应的情况下，我们表明，大$n$的归一化样本均值近似正态分布。利用这些极限定理，我们开发了新的置信区间公式的最佳特征值。
2014-11-07 q-bio.PE stat.AP
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
Sheldon Spectrum and the Plankton Paradox: Two Sides of the Same Coin. A trait-based plankton size-spectrum model
谢尔顿谱描述了水生生态系统中一个显著的规律性：生物量密度作为对数体重的函数在许多数量级上近似恒定。虽然尺寸谱模型解释了这种现象的多细胞生物的组合，本文介绍了一个物种分辨的尺寸谱模型来解释单细胞浮游生物的现象。一个涵盖单细胞浮游生物细胞大小范围的谢尔登谱必然由大量共存的物种组成，这些物种涵盖了广泛的特征大小。以少量资源为食的许多浮游植物物种的共存被称为浮游生物的寄生虫。我们的模型解决了悖论，表明共存是促进异速生长缩放的四个生理率。两个异速生长的经验支持，其余两个出现从捕食者-猎物的相互作用时，丰度遵循谢尔顿频谱。我们的浮游生物模型是一个基于尺度不变特征的尺寸谱模型：它描述了浮游植物和浮游动物细胞的丰度作为大小和物种特征（细胞分裂前的最大大小）的函数。它包括由于资源消耗和捕食较小细胞而导致的生长，由于捕食而导致的死亡，以及灵活的细胞分裂过程。我们给出了在稳定状态下的物种内的大小分布和跨物种的相对丰度的解析解。
2016-07-14 physics.bio-ph q-bio.PE
Multiple-line inference of selection on quantitative traits
物种之间的性状差异可能归因于自然选择。然而，量化选择作用于特定性状的证据的强度是一项艰巨的任务。在这里，我们开发了一个群体遗传测试的选择作用于数量性状的基础上，多系杂交。我们发现，使用多条线增加了选择推理的能力和范围。首先，一个测试的基础上，三个或更多的线检测选择强烈增加的统计意义，我们明确显示如何测试的灵敏度取决于行数。其次，多行测试允许区分不同的血统特定的选择场景。我们的分析结果得到了广泛的数值模拟的补充。然后，我们应用多线测试的QTL数据的花的性状性状在植物物种的Mimulus属和光周期性状在不同的玉米品系，在那里我们发现了一个签名的血统特异性选择没有看到一个双线测试。
2015-07-06 q-bio.PE
Dynamic trait distribution as a source for shifts in interaction strength and population density
本研究通过捕食者-猎物模型探讨种内性状分布动态如何改变物种相互作用，揭示健康群体效应等不寻常后果。
2023-10-11 q-bio.PE
A simple mathematical model of gradual Darwinian evolution: Emergence of a Gaussian trait distribution in adaptation along a fitness gradient
本文考虑了一个简单的数学模型，在连续时间和连续性状空间中，由于无性繁殖种群在恒定的环境中对共同资源的竞争，而远离进化稳定平衡点，进化是渐进的达尔文进化。该模型有精确的解析解。特别是，高斯分布的性状出现从通用的初始条件。
2013-03-12 q-bio.PE
Information Theory in a Darwinian Evolution Population Dynamics Model
本研究将信息论应用于达尔文进化种群动力学模型，提出基于Fisher信息的性状参数估计方法，可得到单/多性状物种的估计误差，并通过仿真验证了方法有效性。
2024-03-08 cs.IT math.DS math.IT
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
Competition-induced increase of species abundance in mutualistic networks
开花植物的养分由其传粉者分享，从而引起传粉者之间的竞争。传粉者的这种剥削性竞争会限制它们的丰度，并影响植物-传粉者互惠群落中互惠伙伴关系的全球组织。在这里，我们调查的传粉者之间的剥削竞争的结构和物种丰富度的互惠网络，通过改变互惠的伙伴关系向更高的物种丰富度的演变的影响。模拟结果表明，植物和动物之间不同的新兴网络特征，枢纽植物连接到许多传粉者是非常罕见的，而一些超级枢纽传粉者出现的剥削竞争，包括在内，在没有剥削竞争的两种类型的同样多的枢纽。更有趣的是，植物物种的丰富度随着开发竞争强度的增加而增加。我们分析了弱相互作用极限下广义相互作用矩阵的逆，以确定与物种丰度相关的主导结构因素，这些因素有助于优化网络结构，以增加互利效益，降低剥削竞争的成本。
2019-03-31 physics.soc-ph 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
On the impact of spatial heterogeneity and drift rate in a three-patch two-species Lotka-Volterra competition model over a stream
针对溪流网络中的三斑块两物种 Lotka-Volterra 竞争模型，研究环境异质性与漂移率对物种入侵及竞争结果的影响。
2023-01-16 math.DS 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
Species Population Dynamics with Competition and Random Events
研究了竞争两种群系统在随机事件影响下的种群动力学，给出了两种群稳态种群均值、涨落和互相关的表达式.结果表明，随机事件导致每个物种的种群平均值从远高于其增长率阈值到远低于其增长率阈值的平滑过渡。与此同时，较弱物种的种群平均值永远不会达到灭绝点。它还表明，作为竞争的结果，相对的人口波动不会消失，这两个物种的增长率远远高于各自的阈值。这种行为在最大竞争点最为显著，在该点，无论增长率提高多少，较弱物种的种群统计都变得完全混乱。
2020-02-18 q-bio.PE q-bio.QM
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
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
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
Looking for the right mate in diploid species: how dominance relationships affect population differentiation in sexual trait?
种群之间对某一特定性状的差异可能是自然选择或性选择与移徙行为相互作用的结果。对不同表型的交配偏好可以导致分化种群的出现和持续。编码不同表型的等位基因之间的优势可以干扰这样的过程。使用二倍体模型的性状决定交配成功率和迁移率，我们探讨了两个相连的人口之间的分化，假设等位基因之间的共显性或严格显性。该模型假设个体更喜欢与表现出相同表型的伴侣交配，因此当他们自己的表型罕见时，倾向于转移到另一个群体。我们发现，在这个二倍体模型中分化的群体的出现是有限的，与假设单倍体相同的模型所获得的结果相比。在假定共同支配的情况下，只有当移徙与偏好相比受到限制时，才会出现分化。当假设单倍型之间存在严格的优势时，这种分化较少依赖于迁移。显性等位基因经常侵入种群，因为它们的表型更频繁地表达，导致更高的交配成功率和迁移的快速减少。然而，取决于等位基因的初始分布，这种优势与显性（即哈勒氏筛）可能会导致固定的显性等位基因在整个两个群体。根据杂合子的初始分布，群体内多态性的持续存在也可能发生，因为表现出优势表型的杂合子受益于交配偏好。总之，我们的研究结果强调，杂合子的行为有很大的影响，人口分化和应力的二倍体模型的分化和物种形成驱动的自然和性选择的需要。
2018-01-23 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
Assortativity in sympatric speciation and species classification
该研究扩展 Derrida–Higgs 同域模型，通过引入基于性状的选型交配，证明小基因组也能产生生殖隔离，并提出中性性状可用于物种分类。
2024-09-16 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
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
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
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
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
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
Translucent windows: How uncertainty in competitive interactions impacts detection of community pattern
共存物种之间的性状变异和相似性可以为维持它们共存的机制提供一个窗口。最近的理论探索表明，竞争性相互作用将导致具有相似性状的物种群体或集群。然而，理论预测通常假设竞争和测量性状之间的地图的完整知识。这些假设限制了这些模式在自然界中推断竞争相互作用的合理应用。在这里，我们放松这些限制，发现聚类模式是强大的贡献未知或未观察到的生态位轴。然而，它可能是不可见的，除非测量的性状是接近代理的利基战略。我们的结论是，沿单一的生态位轴的模式可能会揭示在自然界中的种间竞争的属性，但检测这些模式需要自然历史的专业知识，牢固地将性状的生态位。
2018-02-28 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
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
Biodiversity, extinctions and evolution of ecosystems with shared resources
我们研究了许多物种共享同一资源的稳定生态网络的形成。我们表明，这种稳定的生态系统自然发生的结果，预防。我们得到了一个分析关系的共存物种的数量，并找到一个关系描述有多少物种可能会灭绝的急剧环境变化的结果。我们引入了一个特殊的参数，这是一个组合的物种性状和资源特性中使用的模型制定。该参数描述了系统收敛的压力，通过修正。当胁迫参数较大时，物种性状集中在某个值上。因此，这个压力参数是决定系统最终生物多样性水平的参数。此外，我们表明，这个极限系统的动力学可以描述为简单的微分方程。
2017-03-16 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
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
Correlated evolution: models and methods
在这篇文章中，我们回顾了不同的模型和方法来理解和估计在同一基因组，个体或物种的相关进化。我们描述了性状之间、遗传成分之间以及性状与遗传之间的相关进化。
2021-03-22 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
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
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
No substitute for real data: phylogenies from birth-death polytomy resolvers should not be used for many downstream comparative analyses
系统发育的统计估计总是伴随着不确定性，适应这种不确定性是现代系统发育比较分析的重要组成部分。出生-死亡多项分解器（英语：birth-death polytomy resolver）是一种解释系统发育不确定性的方法，它仅使用分类学信息将缺失（未采样）的分类单元放置到系统发育树上。最近的鸟类和哺乳动物的研究已经使用这种方法来生成伪后验分布的系统发育树是完整的物种水平，即使在遗传数据的情况下，许多物种。许多研究人员已经使用这些分布的遗传学下游的进化分析，涉及的表型进化，地理和社区集会的推论。我证明，使用以这种方式构建的遗传学是不合适的许多问题，涉及性状。由于物种被随机放置在树上的性状值，出生-死亡多分割分解器打破了性状系统发育结构的自然模式。基于这些树的推论是可预测的，并且通常会严重偏向于一个方向，这个方向取决于性状中系统发育结构的潜在（真实）模式。我说明了连续和离散性状的现象的严重性，使用的例子从全球鸟类遗传学。
2015-03-17 q-bio.PE q-bio.QM
