When do microscopic assumptions determine the outcome in evolutionary game dynamics?
有限种群中的进化博弈动力学模型需要确定策略如何传播的微观过程。这些过程的确切细节通常在没有进一步考虑的情况下选择。不同类型的微观模型，特别是包括基于适应度的选择规则和基于模仿的动态，经常被使用，好像它们是可互换的。我们挑战这一观点，并调查这些选择在微观层面上有多强大。专注于一个关键的宏观观察，一个单一的突变体接管野生型个体的人口的概率，我们表明，有一个独特的一对基于适应度的过程和模仿过程导致相同的结果，为任意游戏和所有强度的选择。这突出表明在微观一级作出任意选择而不考虑宏观一级后果的危险。
2014-06-16 q-bio.PE
Evolutionary graph theory derived from eco-evolutionary dynamics
基于生物学动机的个体网络结构种群进化框架的发展，可以容纳生态演化动力学。该框架被用来构建一个网络生灭模型。进化图论模型，它只考虑演化动力学，是作为一个特殊的情况下，突出额外的假设，偏离真正的生物过程。这是通过引入一个负面的生态反馈循环来实现的，该循环通过迫使出生和死亡相结合来抑制生态动态。我们还研究了如何健身，生殖成功的进化图论中使用的措施，是与个人的生活史，他们的出生率和死亡率。在简单的网络中，这些生态动机的动态被用来提供新的见解适应性突变的传播，无论有没有克隆干扰。例如，在进化图论中被认为是选择放大器的星形网络，可以在个体自然死亡时抑制适应性突变的传播。
2021-03-18 q-bio.PE
Evolution via imitation among like-minded individuals
在进化博弈所涉及的社会情境中，个体在各个方面都被认为是异质的。特别是，他们可能会不同地认为，由于异质性的特殊偏好，战斗能力，并在社会网络中的位置相同的游戏结果。在这样的群体中，个体可能会模仿成功的和相似的其他人，其中相似性是指特质适应度函数中的相似性。我提出了一个进化博弈模型的基础上的两个子种群的多种群复制动力学来描述这种情况。在所提出的模型中，成对的球员参与了一个两人的游戏作为一个良好的混合人口，模仿发生在每个球员有相同的支付矩阵的子群体。结果表明，该模型不允许任何内部平衡，这样的动态不同于其他相关的模型，如双矩阵游戏。特别是，即使在两个子群体的支付矩阵的微小差异，可以使相反的策略被稳定地选择在两个子群体中的雪堆和协调游戏。
2014-03-06 q-bio.PE
Eco-evolutionary feedbacks - theoretical models and perspectives
1.生态学和进化过程之间的反馈理论模型在多个生物学领域中普遍存在。目前缺乏一个综合性的概述，由于领域之间的串扰和使用不同的方法。2.在这里，我们回顾了广泛的生态进化反馈模型，并强调其基本假设。我们讨论的模型中，反馈发生在生态系统，包括人口，社区和非生物环境的层次之间，并考虑跨空间尺度的反馈。3.识别反馈模型之间的共性，以及潜在的假设，有助于我们更好地理解生态进化反馈的机制基础。生态进化的反馈可以很容易地耦合人口和进化的形式主义建模。我们提供了这些方法的概述，并建议未来的综合建模途径。4.我们的概述强调，生态进化反馈已被纳入理论工作近一个世纪。然而，这项工作并不总是包括快速进化或并发生态和进化的时间尺度的概念。我们讨论的重要性，密度和频率依赖性的选择反馈，以及扩散的重要性，作为一个中心的生态和进化之间的联系特征的空间背景。
2018-06-20 q-bio.PE
Nullclines, Subnullclines and the Asymptotic and Transient Attractors in Eco-Evolutionary Dynamics
University of Warsaw（华沙大学）；City St George’s, University of London（伦敦大学城市圣乔治学院）
本文通过分析经典鹰鸽博弈的生态进化动力学，发现频率和密度零线交点决定的稳定与不稳定平衡点由异宿轨道连接，并引入子零线概念，进而考虑环境季节性导致复杂循环行为，子零线作为扰动传播的屏障。
2026-06-05 math.DS q-bio.PE
Understanding evolutionary and ecological dynamics using a continuum limit
这份手稿没有什么新的内容，但综合了已知的结果：对于具有概率背景的理论种群遗传学家，我们提供了随机微分方程的一些关键结果的总结。对于进化博弈论，我们给出了一个新的视角时，使用离散的生灭过程得到的结果的推导。对于熟悉确定性建模的理论生物学家，我们概述了如何推导和处理经典生态和进化过程的随机版本。
2020-08-24 q-bio.PE
Trade-off shapes diversity in eco-evolutionary dynamics
我们引入了一个基于交互和权衡的生态进化模型（ITEEM），在该模型中，物种在一个良好混合的系统中竞争共同的资源，它们在交互特征空间中的进化服从于复制率和竞争能力之间的生活史权衡。我们证明了权衡的强度对生态演化动力学有着根本性的影响，因为它规定了四个阶段的多样性，包括一个尖锐的相变。尽管它的极简主义，项目生产没有进一步的特设功能的显着范围内观察到的生态演化动力学模式。最值得注意的是，我们发现自组织结构的社区具有高度和可持续的多样性，在竞争物种形成类似于石头剪刀布游戏的互动周期。
2017-05-30 q-bio.PE
Opportunistic Migration in Spatial Evolutionary Games
我们研究进化游戏中的空间稀释的网格环境中，代理战略互动本地，但也可以机会主义地移动到其他位置在一个给定的迁移半径。使用模仿的最佳规则的战略修订，它表明，合作可能会发展，并在囚徒困境的游戏空间中的几个迁移距离是稳定的，但只有小游戏的互动半径，而雄鹿狩猎类的游戏成为完全合作。我们还表明，只有少数的试验是需要合作的发展，即搜索成本不是一个问题。当使用随机费米策略更新协议时，尽管存在机会主义迁移，但如果选择强度很高，合作就不能在囚徒困境中进化。然而，当模仿变得更加随机，完全或部分合作的状态达到在所有的游戏测试的所有迁移距离和短到中间的相互作用半径。
2013-09-20 physics.soc-ph q-bio.PE
On the formulation and analysis of a stage-structured eco-evolutionary model with pulsed disturbances
Muhlenberg College（穆伦堡学院）；Oregon State University（俄勒冈州立大学）
本研究构建并分析了一个阶段结构生态进化模型，证明抗性等位基因存在时种群趋向完全抗性，并应用于斑翅果蝇以理解脉冲扰动下的抗性进化。
2026-09-11 q-bio.PE
Human strategy updating in evolutionary games
进化博弈动力学不仅描述了频率依赖的遗传进化，也描述了人类的文化进化。在这种情况下，成功的战略通过模仿传播。研究表明，策略更新规则的细节对理论模型中的演化动力学有着至关重要的影响，例如，可以显著改变社会困境中的合作水平。但是，什么样的策略更新规则可以描述人类的模仿动态呢？在这里，我们提出了一种方法来衡量这样的策略更新规则的行为实验。我们使用一种设置，其中个人实际上是安排在一个空间网格。这产生了大量不同的战略情况，我们可以从中评估战略更新。最重要的是，对应于突变或探索行为的自发策略变化比许多模型中假设的更频繁。我们的实验方法来测量理论模型中使用的更新机制的属性将是有用的文化进化的数学模型。
2010-01-21 q-bio.OT q-bio.PE
Eco-evolutionary dynamics of social dilemmas
社会困境是社会互动的一个组成部分。合作行动，从在微生物种群中分泌细胞外产物到在人体内献血，对行为者来说都是昂贵的，因此产生了逃避和避免费用的动机。然而，合作在本质上是无处不在的。成本和收益往往非线性地取决于所涉个人的数量和类型-如“厨师太多会坏了汤”等成语所反映的那样，在这种情况下，额外的贡献被打了折扣，而在这种情况下，合作者协同增效地提高了群体的收益。相互作用组的大小可能取决于种群的大小，因此也取决于生态过程。这导致生态和进化过程之间的反馈机制，共同影响和决定进化轨迹。直到最近，组合生态进化过程才在微生物社会困境中变得易于实验处理。在这里，我们分析的演化动力学的非线性社会困境的设置，人口规模波动和环境随时间变化。特别是，合作往往是支持和维持在高密度通过生态波动。此外，我们发现，这两个过程的结合经常揭示高度复杂的动态，这表明在自然界中常见的。
2016-05-24 q-bio.PE
Evolutionary Dispersal of Ecological Species via Multi-Agent Deep Reinforcement Learning
Natural Science Research Institute, KAIST（韩国科学技术院自然科学研究院）；Korea University（高丽大学）
本研究将SDD类型奖励引入基于DQN的MARL框架，模拟单物种与捕食者—猎物互动，以揭示异质环境中的进化扩散策略并验证传统数学模型。
2024-10-24 cs.LG math.DS q-bio.PE
Stochastic fluctuations in an eco-evolutionary game dynamics with environmental feedbacks
Northwestern Polytechnical University（西北工业大学）；Nara Women's University（奈良女子大学）
本文研究了在环境反馈机制下，生态进化博弈中随机波动的特性，通过Ω展开方法分析种群规模波动及稳定性，验证了在大环境承载能力下动态稳定性在随机情形下的扩展。
2025-11-28 q-bio.PE
sPEGG: high throughput eco-evolutionary simulations on commodity graphics processors
将群体遗传学整合到群落生态学理论中是生态学和进化的一个主要目标，但分析由此产生的模型在计算上是令人生畏的。在这里，我们描述sPEGG（$\underline{\textrm{s}}\textrm{imulating}$ $\underline{\textrm{P}}\textrm{henotypic}$ $\underline{\textrm{E}}\textrm{volution}$ on $\underline{\textrm{G}}\textrm{eneral Purpose}$ $\underline{\textrm{G}}\textrm{raphics Processing Units}$（GPGPU）），一个开源的，多物种的前向时间群体遗传学模拟器。使用单个商品GPGPU而不是单个中央处理器，我们发现sPEGG可以将生态进化模拟加速超过200倍，与中小型计算机集群的性能相当。
2016-03-30 q-bio.PE q-bio.QM
Eco-evolutionary Model of Rapid Phenotypic Diversification in Species-Rich Communities
进化和生态系统动态通常被视为不同的过程-在不同的时间尺度上运作-即使有证据表明，快速的进化变化可以反馈到生态相互作用中。最近的一项长期实地试验明确表明，相互竞争的植物物种的群落可以经历非常快的表型多样化，从而加强了资源开发的互补性，并提高了生态系统一级的生产力。在这里，我们建立在近年来在整合生态演化动力学的进展，并提出了一个计算方法，旨在详细描述这些实证研究结果。特别是，我们模拟了一个不同但相似物种的生物群落，它们通过出生、竞争、有性生殖、进化和死亡的机制随时间进化。基于简单的规则，这个模型提供了一个合理化的出现在物种丰富的社区迅速表型多样化。此外，它还导致对长期表型变化和生态相互作用的重要预测。我们的研究结果表明，高度专业化的，非竞争性的物种的存在导致非常稳定的社区，并揭示了表型相当的物种占据相同的生态位可能会出现和共存很长一段时间。因此，这里提出的框架提供了一个简单的方法-补充现有的理论，但专门设计来解释的特殊性，最近的实证研究结果为植物群落-来解释集体出现的多样化在社区一级，并铺平了道路，以进一步审视生态和进化过程的密切纠缠，特别是在物种丰富的社区。
2018-10-03 q-bio.PE
Imitation dynamics and the replicator equation
本文为随机模仿动力学收敛于复制者方程提供了另一种基本证明，适用于玩家基于瞬时收益决定策略且仅模仿更成功个体的场景。
2024-05-23 nlin.AO physics.soc-ph q-bio.PE
Random Evolutionary Dynamics in Predator-Prey Systems Yields Large, Clustered Ecosystems
该研究通过在Lotka-Volterra捕食者-猎物系统中引入随机进化的新物种，发现物种形成可产生大量物种稳健共存的生态系统，并涌现出关联功能差异与系统发育历史的物种聚类。
2025-03-19 q-bio.PE
Co-evolutionary dynamics of a host-parasite interaction model: obligate versus facultative social parasitism
为了研究宿主和寄生虫数量性状的协同进化，我们提出并研究了一个社会性寄生虫-宿主系统的协同进化模型，该模型包括：（1）反馈到它们协同进化结果中的生态动力学;（2）寄生虫是专性的还是兼性的变异;（3）宿主与寄生虫之间的Holling Ⅱ型功能反应，特别适用于面临宿主定位和社会操纵时间成本的社会性寄生虫。我们进行局部和全局分析的协同进化模型和相应的生态模型。在没有进化的情况下，兼性寄生系统可以有一个、两个或三个内部平衡，而专性寄生系统可以有一个或三个内部平衡。多个内部平衡导致具有多个吸引子的丰富动态。特别地，当生态系统具有两个内部平衡点时，它可以表现出兼性寄生平衡点和内部共存平衡点之间的双稳定性。我们的研究结果表明：（a）宿主和寄生虫可以选择不同的策略，可能会导致一个物种的局部灭绝。这些策略可以具有收敛稳定性（CS），但可能不是进化稳定策略（ESS）;（b）宿主及其兼性（或专性）寄生虫可以有ESS，（c）特征函数在边界平衡和内部平衡的CS以及ESS中起着重要作用;和（d）在衡量寄生效率的性状差异中的小方差可以破坏协同进化系统的稳定性，并产生具有不同宿主-寄生物波动模式的进化军备竞赛动态。
2015-05-17 math.DS 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
Sustainable Ecosystem Planning Based on Discrete Stochastic Dynamic Programming and Evolutionary Game Theory
建立了黄土高原生态系统可持续规划的离散随机动态规划（SDP）模型，并运用演化对策模型对生态资源规划决策过程进行了分析。主要目的是从离散SDP和进化对策论的角度探索一种新的生态环境规划方法，并将其应用于水资源管理等生态资源规划问题。与以往的研究不同，SDP方法从统计学的角度出发，通过求解生态系统的转移概率矩阵，利用DP算法求解多个子系统之间的最优生态资源规划策略，并分析不同用户之间的决策影响。本文首先介绍了系统工程规划的应用背景和系统工程规划的概念。然后，简要概述了现有的理论分析可持续生态系统。以黄土高原中部地区为例，介绍了基于SDP的数学模型及其在水资源规划中的应用。最后，补充分析了在SE规划作为一个游戏玩不同用户之间的影响。
2013-06-01 math.OC q-bio.PE
Eco-evolutionary dynamics of a trait-structured predator-prey model
本文提出了一种基于矩的方法，用于研究性状结构化的捕食者-猎物模型中的生态-进化动力学，分析了种群异质性对瞬时行为和长期命运的影响。
2026-01-19 math.AP q-bio.PE
Evolutionary comparison between viral lysis rate and latent period
海洋病毒塑造了微生物群落的结构。因此，它们是地球上最重要的地球化学循环的关键决定因素。因此，正确描述这些病毒的生态和进化行为对于可靠预测它们在海洋生态系统中的作用至关重要。例如，感染周期是以两种非常不同的方式模糊地建模的。在一个表示中，该过程被描述为明确地包括感染和后代释放之间的固定延迟。在另一种情况下，后代根据固定的释放速率以指数分布的时间释放。考虑到过去指出的明显的数量差异，后一种描述被广泛用作前一种描述的简化。然而，目前还不清楚“延迟与速率描述”的二分法如何影响宿主-病毒相互作用模型的长期预测。在这里，我们研究的生态和进化的影响，使用一种或另一种方法，适用于海洋微生物。为此，我们使用数学和生态进化计算分析。我们表明，该速率模型表现出改善的竞争能力，从生态和进化的角度来看，在稳定的环境。然而，基于速率的描述可能无法正确描述长期的微生物-病毒相互作用。此外，为了选择最可靠的海洋噬菌体动态的代表性，需要更多的信息之间的权衡生活史特征。这一结果深刻影响了大多数包括病毒在内的海洋生态系统模型，特别是在用于回答进化问题时。
2013-12-19 q-bio.PE
Feedback between population and evolutionary dynamics determines the fate of social microbial populations
作弊策略的进化传播可以破坏参与合作行为的种群的稳定性，从而表明进化变化对种群动态具有深远的影响。与此同时，合作性状的相对适合度往往取决于人口密度，从而导致人口密度和合作性状的进化之间的双向耦合的潜力。尽管这些生态进化反馈回路的潜在重要性，他们还没有被证明在社会物种的实验和他们的生态影响知之甚少。在这里，我们证明了一个强大的反馈回路之间的种群动力学和演化动力学的社会微生物基因，SUC 2，在实验室酵母菌群的合作增长是由SUC 2基因介导的。我们直接可视化生态进化轨迹的数百个人口超过50代，使我们能够表征相空间描述在这个系统中的进化和生态的相互作用。小种群崩溃，尽管不断演变的合作等位基因频率增加;大种群与足够数量的合作者螺旋到一个稳定的状态共存的合作者和骗子的策略。作弊者的存在不会显著影响平衡种群密度，但它确实降低了种群的弹性以及适应迅速恶化的环境的能力。我们的研究结果表明，演化动力学和种群动力学的合作生长的生物，特别是在微生物之间的耦合的潜在生态重要性。
2013-01-13 q-bio.PE
Evolutionary dynamics from deterministic microscopic ecological processes: A toy model for evolutionary processes
进化动力学理论的中心目标是通过考虑个体水平上的生态过程来抽象特征空间中的平均进化轨迹。在这项工作中，我们开发了这样一个理论的一类新的确定性的基于个体的模型描述个人的出生和死亡，它捕获的基本特征的标准随机基于个体的模型，并成为与后者在最大竞争。关键动机是从这个微观生态模型（可以被视为进化的“玩具模型”）中以简单的方式推导出适应动力学的正则方程，并给予它直观的几何解释。另一个目标是研究在“最大”竞争下的进化和同域物种形成。我们表明，这些模型，在自适应动力学的确定性限制，导致相同的方程，描述解开的平均进化轨迹从标准的随机模型。我们进一步研究条件下，这些模型导致进化分支，并发现它们是类似的标准随机模型。我们发现，虽然确定性模型的结果，在一个强大的竞争，导致加快在表型空间中的人口云的时间动态，以及增加生物多样性的生成率，它似乎并没有导致生物多样性的绝对增加，就物种总数而言。因此，“玩具模型”基本上捕捉了标准随机模型的所有特征。有趣的是，适应度函数的概念并没有明确地出现在我们对正则方程的推导中，从而提倡了一种进化的机械论观点。
2018-07-04 q-bio.PE
Evolutionary ecology in-silico:evolving foodwebs, migrating population and speciation
我们通过考虑同一生态系统中生物体从一个“斑块”到另一个“斑块”的可能运动，概括了我们的进化生态学的“统一”模型。我们对生态系统的空间扩展进行建模（即，地理学）由一个正方形网格组成，每个站点对应一个不同的“补丁”。一个自组织的等级食物网〈动〉<动>描述了生态系统中的捕食者-食饵关系。同一种在不同斑块的食性〈动〉<动>相同，但繁殖特征不同。通过进行计算机模拟到$10^9$时间步长，我们发现，根据参数集的值，物种的寿命分布可以是指数或幂律的组合。我们的“统一”模型的其他一些特征对生物体的迁移是强大的。
2004-03-27 q-bio.PE q-bio.QM
Linking evolutionary and ecological theory illuminates non-equilibrium biodiversity
生物多样性动态是否趋向于稳定的平衡仍然是生态学和进化中未解决的问题，对我们理解多样性及其保护具有重要意义。系统/种群遗传模型和宏观生态学理论代表了我们看待生物多样性的两个主要视角。虽然phylo/群体遗传学提供了一个平均的人口变化和多样性的时间尺度上的代地质时代，宏观生态学提供了一个非历史的描述的共性和稀有性在当代共同发生的物种。我们的目标是将这两种方法结合起来，以获得新的见解生物多样性的非平衡性质。我们帮助指导不久的将来的研究，呼吁生物信息学的进步和定量预测的大纲，使我们的方法成为可能。
2017-05-12 q-bio.PE
Noise driven phase transitions in eco-evolutionary systems
本研究构建含表型突变的消费者-资源模型，发现噪声驱动生态进化系统出现均匀、图案及图案行波三种相变，并揭示噪声与非互惠作用的关键角色。
2023-10-16 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.PE
A theory of ecological invasions and its implications for eco-evolutionary dynamics
针对生态反馈导致物种入侵结果难预测的问题，提出适用于多类模型的通用生态入侵理论，推导解析表达式并引入“修饰入侵适合度”，验证了突变体-亲本共存现象，为生态进化动力学提供理论支撑。
2025-08-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Community structures in allelopathic interaction networks: an eco-evolutionary approach
如今，越来越多的证据表明，生物体为适应其邻居合成的化学品而进行的竞争可能会推动社区结构。特别地，一些破坏原生群落的细菌感染和植物入侵依赖于抑制或杀死来自其自身或其他物种的敏感菌株或个体的化感物质的释放。本文提出了一个通过资源竞争、化感作用和进化分支进行群落聚集的生态进化模型，并通过数值分析进行了研究。我们的主要研究结果是，稳定的社区，增加生物多样性可以出现在弱化感抑制，但较强的化感作用与社区多样性呈负相关。在前一种情况下，化感作用网络的度服从高斯分布，而在后一种情况下，网络度服从威布尔分布。
2018-11-30 physics.bio-ph physics.soc-ph q-bio.PE
Eco-evolutionary tradeoffs in the dynamics of prion strain competition
朊病毒和朊病毒样分子是一种自我复制的聚集蛋白，与多种神经退行性疾病有关。近几十年来，朊病毒的分子动力学已经通过经验和数学模型表征，为朊病毒疾病的流行病学以及朊病毒对细胞过程进化的影响提供了见解。与此同时，各种证据表明，朊病毒本身能够进行某种形式的进化，在这种进化中，影响其生长或分裂速度的结构变化被复制，使这种变化受到自然选择的影响。在这里，我们研究的作用，这样的选择在塑造下的有核聚合模型（NPM）的朊病毒的特征。我们表明，碎片化率演变到一个进化稳定的值，平衡快速繁殖的$PrP^{Sc}$聚集体的需要，以产生稳定的聚合物。我们进一步表明，这种演变的碎片化率一般不同于优化细胞之间的传输速率。我们发现，在NPM下，进化稳定并优化传播的朊病毒具有$3n$的特征长度，即临界长度的三倍，低于该临界长度，它们变得不稳定。最后，我们研究了菌株之间的细胞间竞争的动力学，并表明，生态进化的权衡内和细胞间的竞争有利于共存。
2022-07-05 q-bio.PE
Evolving eco-system: a network of networks
生态学和进化是不可分割的。受最近一些实验的启发，我们从动态网络的角度发展了进化生态学模型。在这些模型中，除了节点内的动态，这对应于一个基于个体的种群动力学的物种，整个网络本身随着时间的推移缓慢变化，以捕捉进化过程。在简要总结了我们最近发表的关于生态系统网络模型的研究成果后，我们扩展了最新版本的模型，将徘徊在邻近空间斑块中寻找食物的捕食者纳入其中。
2004-05-27 q-bio.PE
Adaptive dynamics of eco-evolutionary repeated games: Effect of reward and punishment
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；Indian Institute of Technology Madras（马德拉斯印度理工学院）
本文研究了在资源充足状态下，通过奖惩机制预防公地悲剧的生态-进化重复博弈中的自适应动态及稳定振荡现象。
2026-01-23 nlin.AO physics.soc-ph 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
A mathematical framework of consumer-resource dynamics: How to incorporate interactions between interactions in evolutionary process
Marchuk Institute of Numerical Mathematics, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院马尔丘克数值数学研究所）；Moscow Center of Fundamental and Applied Mathematics（莫斯科基础与应用数学中心）；Institute of Management and Digital Technologies, Russian University of Transport（俄罗斯运输大学管理与数字技术研究所）；Department of Mathematics, North Dakota State University（北达科他州立大学数学系）
本文提出消费者-资源进化数学框架，通过分离生态与进化时间尺度并纳入种群内相互作用，揭示了消费者与资源可在相反进化目标下形成长期稳定共存。
2025-11-09 q-bio.PE
Eco-evolutionary dynamics of cooperation in the presence of policing
生态学和进化有着内在的联系，研究一个既考虑生态学又考虑进化的数学模型，有望在合作动力学方面获得有见地的发现。在本文中，我们使用的囚徒困境（PD）游戏的基础上，长期的理解基本的社会困境无关的个人之间的合作。我们升级了当代PD游戏，除了传统的合作者和背叛者之外，还包括进化引起的惩罚行为作为第三种竞争策略。在一个种群结构中，生态上可行的自由空间的丰富性往往调节着组成部分的生殖机会。因此，此外，我们认为可用的自由空间作为生态足迹，从而达到一个简单的生态进化模型，它显示出迷人的复杂动态。作为可能的结果，我们报告的合作者和叛逃者的个人优势，以及过多的混合状态，不同的策略共存，其次是保持多样性的社会生态框架。这些状态既可以是稳定的，也可以是振荡的，其中振荡是由合作者、背叛者和惩罚者的不同组合之间的循环优势维持的。我们还观察到一种新的循环优势的合作者，惩罚者，和叛逃者进入共存通过逆Hopf分岔，其次是逆周期加倍路线。
2021-07-15 physics.soc-ph q-bio.PE
Eco-evolution from deep time to contemporary dynamics: the role of timescales and rate modulators
生态演化动力学，或简称生态进化，被认为涉及快速的人口（生态学）和同样快速的表型变化（进化），导致新的，紧急的系统行为。这种对当代动态的关注可能是由于从经典的实验室微观世界和自然种群（包括标志性的特立尼达孔雀鱼）中积累了快速进化的证据。我们认为，这种观点过于狭隘，阻碍了生态学和进化的成功整合。在坚持生态进化涉及出现的同时，我们强调，这也可能是真实的缓慢的生态和进化，展开了数千年或数百万年，如河流地貌和植物进化之间的反馈。因此，我们整合地貌和生物群落水平的反馈到生态进化，显着扩大其范围。最重要的是，我们强调生态进化系统不需要冻结在状态空间中：我们确定了生态和进化速率的调节因子，例如温度或对突变的敏感性，这可以同步或去同步生态和进化。我们推测，全球变化可能会增加生态进化和紧急系统行为的发生，这对预测提出了重大挑战。我们的观点代表了整合生态学和进化跨学科的尝试，从基因调控网络到地貌学，并跨越时间尺度，从当代动力学到深时间。
2022-10-21 q-bio.PE
Background fitness, eco-evolutionary feedbacks and the Hawk-Dove game
本文进一步发展工作，从以前的文章，介绍了一种新的方式建模的进化博弈模型，强调生态现实主义，关注如何生态因子〈动〉<动>决定收益的进化博弈。目前的文件是集中在选择性中性因素的影响（即那些是相同的所有战略），如背景健身和中性密度依赖于游戏动态。在以前的论文中，背景死亡率是由生殖后死亡率建模的，描述了游戏相互作用之间的总死亡率。本文提出了一种新的方法来建模的背景健身，根据不同的发生率（强度）的游戏互动和背景事件。结果表明，新方法比以往的方法更真实和自然的动态模型。前一种方法实际上产生了有偏差的轨迹，但它与静止点处的新方法是兼容的。此外，本文提出了一个严格的稳定性分析的静止点的动态。结果表明，稳定或不稳定的休息点，可以解释的生态进化反馈机制。所得结果通过一个鹰鸽博弈的例子进行了说明。
2014-03-02 math.CA nlin.AO q-bio.PE
Hypochaos prevents tragedy of the commons in discrete-time eco-evolutionary game dynamics
该研究构建离散时间生态—演化博弈模型，揭示资源或消费者比例中的局部混沌可使资源持续振荡，从而在消费者全为高收获背叛者时仍避免公地悲剧。
2024-01-20 nlin.AO q-bio.PE
Asymmetric evolutionary games with environmental feedback
演化博弈论中的模型传统上假设同质环境中的对称交互。在这里，我们考虑在异质环境中进化的种群，该环境由不同质量的补丁组成，每个补丁由一个个体占据。个体的适应性不仅取决于与他人的互动，还取决于环境质量。这种异质性导致不对称的相互作用，其中相互作用的特征可能取决于个体的位置。有趣的是，在非变化的异质环境中，长期动态与平均均匀环境中的对称相互作用相同。然而，在个体的策略和斑块质量之间引入环境反馈会产生丰富的生态演化动力学。因此，每个人都是生态系统工程师。反馈的性质和生态变化的速率可以缓解或加剧社会困境，并促进战略丰度和环境质量的持续周期性振荡。
2018-12-10 q-bio.PE
Eco-evolutionary dynamics and collective dispersal: implications for salmon metapopulation robustness
个体的空间扩散在种群动态中起着重要的作用，是集合种群理论的核心。与此同时，当地对环境条件的适应创造了一个进化力量的地理马赛克，在那里，选择和基因流动的综合驱动因素相互作用。虽然个体从供体到受体种群的扩散提供了集合种群内的联系，促进了人口和进化的拯救，但它也可能将不适应的个体引入到不同环境条件的栖息地宿主中，潜在地降低了受体种群的适应性。在这里，我们探讨了一个模型的生态演化动力学两个种群之间的扩散，其中每个生产力的定义是由一个性状复杂，是受当地的选择。虽然一般的性质，我们的模型的灵感来自鲑鱼集合种群，种群之间的扩散定义的偏离率，这已被证明是密度依赖。我们的模型的结果表明，不断发展的人口之间的偏离增加导致替代稳定状态，这有很大的和非线性的影响，两个措施的集合种群的鲁棒性：投资组合效应和时间恢复后诱导的干扰。我们发现，中间水平的流浪导致大收益的鲁棒性，增加栖息地的异质性，促进鲁棒性时，流浪率低，和侵蚀鲁棒性时，流浪率高。最后，我们表明，密度依赖的流浪促进鲁棒性，特别是当总生物量低，流浪是相应的高，这对鲑鱼集合种群面临自然和人为干扰的保护具有重要的影响。
2017-09-21 q-bio.PE
Quantitative Genetics Meets Integral Projection Models: Unification of Widely Used Methods from Ecology and Evolution
1)微观进化预测因密度依赖等生态反馈而复杂化，而生态预测则因进化变化而复杂化。在微观进化中广泛使用的方法，数量遗传学，努力将生态过程纳入预测模型，而结构化种群建模，广泛用于生态学的工具，很少明确纳入进化。2)在本文中，我们开发了一个灵活的，通用的框架，连接数量遗传学和结构化的人口模型。我们使用数量遗传学方法将表型写成加性图。然后，我们构建积分投影模型的每个组成部分的表型。表型分布的动态是通过组合其每个组成部分的分布而产生的。人口预测模型可以按每代或更短的时间步长来制定。3)我们先介绍框架，然后再开发示例模型，模型中的参数被选择来展示特定的动态。这些模型揭示了（i）表型的进化如何导致种群从一个动态状态转移到另一个动态状态（例如，从平稳性到周期），（ii）如何加性遗传方差和协方差（G矩阵）预计将在多代中进化，（iii）随着年龄的变化遗传力如何在面对选择时保持加性遗传变异，以及（iii）生活史〈动〉，种群动力学，生态学模型中的表型特征和参数会随着适应的发生而发生变化。4)我们的方法统一了种群生态学和进化生物学，提供了一个框架，允许一个非常广泛的问题得到解决。下一步是将该方法应用于各种实验室和现场系统。一旦做到这一点，我们将有一个更深入的了解生态演化动力学和反馈。
2015-09-04 q-bio.PE
Prevalence and the rate of antigenic evolution are jointly determined in an eco-evolutionary SIR model
University of New Mexico（新墨西哥大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
本研究分析生态-进化SIR模型，发现抗原进化速度与流行率相互制约，并扩展至宿主死亡情形，揭示毒力与感染规模的关联。
2026-09-28 math.AP math.DS nlin.PS
Accuracy in strategy imitations promotes the evolution of fairness in the spatial ultimatum game
空间结构对进化博弈的结果有着深远的影响。在最后通牒博弈中，它导致了比那些在混合环境中进化的人更公平的参与者的主导地位。在这里，我们表明，只有当玩家能够选择提供多少和接受多少的间隔是足够细粒度的，空间性才会导致公平的最后通牒。离散策略的小集合导致集合中两个最合理的策略稳定共存，而较大的集合导致单个但不一定是最公平的策略的优势。在连续策略集的极限下，对最精确的策略模仿得到最公平的结果。因此，拥有多种选择对公平性的进化至关重要，但对共情的进化来说不是必要的。
2012-11-08 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.soc-ph
A phenomenological analysis of eco-evolutionary coupling under dilution
进化动力学所经历的混合微生物种群的合作者和骗子已在文献中的实验中使用的协议定期稀释调查的弹性和适应环境变化的属性进行了检查。在一个适当的相图上描绘的数据表明，在其他特征中，合作者和欺骗者共存的稳定平衡点。Sanchez，J. Gore，PLOs Biology，11（4），e1001547（2013）]。我们在这里提出了一个现象学的分析，这些数据集中在生态进化博弈的角度。为此，我们对Tao和Cressman Y.陶河Cressman，Bull.Math.Biol.69，1377 - 1399（2007）.它的原始版本考虑到总人口密度的变化，而个人经历成对的囚徒困境游戏。这里设计的扩展包含一个稀释因子，以符合实验程序，除了一个术语占Allee效应。然而，与在类似背景下提出的其他描述不同的是，这里的模型没有考虑到竞争性遭遇、群体或亲属选择。尽管如此，它描述了令人惊讶的定性和定量的观察相图的特点。我们讨论了这些结果的行为的有效支付矩阵相应地定义。
2017-05-11 physics.bio-ph q-bio.PE
Eco-Evolutionary Dynamics of a Population with Randomly Switching Carrying Capacity
环境的变异性极大地影响着种群的生态演化动力学，也就是说，它影响着种群的规模和组成如何进化。在这里，我们研究了一个混合人口的有限和波动的大小，其增长是有限的随机切换承载能力。这模拟了资源丰富和稀缺状态之间的环境波动。种群由两种菌株组成，一种比另一种增长稍快，在两种情况下竞争：一种情况下，竞争完全是为了资源，另一种情况下，慢（“合作”）菌株产生的公共产品也有利于快（“搭便车”）菌株。我们调查人口和环境（外部）噪声的耦合如何影响人口的生态演化动力学。通过分析和计算的方法，我们研究了人口规模与人口构成之间的关系，并讨论了以公共产品生产为特征的社会困境式的“生态进化博弈”。我们决定在什么条件下生产公共产品是最好的;什么时候合作是有益的，但被自由竞争所击败，什么时候公共产品的生产对合作者是有害的。在一个线性的噪声近似不同大小的人口，我们还准确地分析了人口和环境噪声的大小分布的耦合效应。
2018-07-26 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.soc-ph
Evolutionary game dynamics with environmental feedback in a network with two communities
本文提出并分析了一个具有两个社区的网络生态演化博弈模型，假设环境状态依赖于边，发现模型呈现多次跨临界分岔、多稳态和反同步振荡等丰富动力学，揭示了社区结构对生态位内外生态演化动力学的影响。
2024-06-07 cs.SI math.DS physics.soc-ph
Eco-Evolutionary Feedback in Host--Pathogen Spatial Dynamics
空间范围是数学生物学中的一个复杂因素。A点的动作不能立即影响B点发生的事情，这种可能性为空间不均匀性创造了机会。这种不一致性必然会改变我们对进化动力学的理解，因为同一个生物体在不同的地方可能会有不同的预期进化结果。由于生物体的起源和命运都是局部决定的，我们必须明确考虑异质性以确定其影响。我们使用空间扩展的主机-病原体和捕食者-猎物生态系统的模拟，以揭示空间异质性的标准数学处理的局限性。我们的模型生态系统动态地产生异质性;病原体传播的宿主的适应性网络作为一种紧急现象出现。该网络的结构和动力学与自适应网络领域研究的相关模型有很大不同。我们使用一种新的技术，生物体交换，测试简单的近似和更详细的时刻关闭方法的有效性，和一个新的措施，以揭示入侵应变行为的时间尺度依赖性。我们的研究结果表明，失败不仅是最直接的（“平均场”）近似，完全平滑的异质性，但也是标准的校正（“对近似”）的平均场治疗。在空间背景下，入侵病原体品种可以繁荣，但在中期内灭亡，这意味着生殖适应度和进化稳定策略的概念必须修改这样的系统。
2013-12-31 nlin.AO nlin.CG q-bio.PE
Fluctuation-induced dissipation in evolutionary dynamics
生物多样性和灭绝是进化的核心问题。生态系统中不同物种间的动态平衡常被确定性复制子方程描述，并取得了一定的成功。然而，波动是不可避免的，无论是由外部环境或内在的随机竞争在有限的人口，和演化动力学是随机的。在这里，我们表明，经过适当的粗粒化，随机波动产生耗散灭绝，因为在相空间中的所有竞争物种的演化轨迹具有正曲率。作为一个示范性的例子，我们比较了洛特卡-沃尔泰拉模型中的涨落诱导耗散动力学与数值模拟，发现令人印象深刻的协议。我们的发现与统计力学中的涨落耗散定理密切相关，但显著的区别在于一般演化动力学的非平衡本质。由于演化中的生态系统远离平衡，波动与耗散之间的关系往往是复杂的，并依赖于微观细节。因此，值得注意的是，轨迹曲率的一般正性保证了看似无害的波动所产生的耗散。非预期耗散动力学是传统复制子方程无法描述的，它在研究生态系统生物多样性中起着至关重要的作用。
2014-11-24 q-bio.PE
Eco-evolutionary constraints for the endemicity of rapidly evolving viruses
GOTHAM lab, Institute for Biocomputation and Physics of Complex Systems (BIFI), University of Zaragoza（萨拉戈萨大学生物计算与复杂系统物理研究所（BIFI）戈塔姆实验室）
本文提出极简生态演化框架，模拟同时演化传染性与免疫逃逸能力的病原体传播，揭示病毒演化驱动因素的阶段转变规律，阐明两种演化路径与传播动态的共同作用对病毒长期地方性流行的影响。
2025-11-19 physics.soc-ph q-bio.PE
Eco-evolutionary dynamics in finite network-structured populations with migration
研究网络结构对生态-进化动力学的影响，提出基于出生、死亡和迁移的独立过程模型，发现星网络中高迁移率不利于突变体成功。
2023-04-04 q-bio.PE
Eco-evolutionary "fitness" in 3 dimensions: absolute growth, absolute efficiency, and relative competitiveness
竞争可以在绝对规模上发生，以更快或更有效，也可以在相对规模上发生，以在零和游戏中“击败”竞争对手。生态模型关注的是绝对竞争，其中存在最优解。经典的进化模型，如赖特-费舍尔模型，以及最近的行波模型，都专注于纯粹的相对竞争，在这种竞争中，适应性继续无限地增加，而实际上没有任何进展。这份手稿提出了一种新的方式来描述这两个在同一时间。它从r/K选择理论的修订版开始。r继续描述最大繁殖速度，但新版本的K，有一个不同的下标，现在描述的是在领土使用上的吝啬，一个群体选择的，反公地悲剧的特征。第三个维度c的健身，然后添加到这个新的系统，这是unitless和规范化，因此能够捕获的群体遗传学的概念w的严格相对的，遗传有限的竞争种族。麦克阿瑟的r/K选择理论的原始版本被证明混淆了吝啬K与竞争能力c，尽管事实上，现有的数据表明，两者之间的负相关;在这里，他们被解开。由此产生的三维系统的旋转提供了一个人口的遗传基础，为格里姆的通用适应策略理论的杂草（选择高r），胁迫耐受（选择高r和高K的组合），和竞争对手（选择高r和高C的组合）。
2015-10-01 q-bio.PE
Multiscale Structure in Eco-Evolutionary Dynamics
在一个复杂系统中，各个组成部分既不是紧密耦合或相关的，他们都可以被视为一个单一的单位，也不是不相关的，他们可以近似为独立的实体。相反，相互依赖的模式导致了组织的多尺度结构。进化擅长制造这种复杂的结构。反过来，生物系统内这些复杂相互关系的存在会影响该系统的演化动力学。我提出了一个数学形式主义的多尺度结构，在信息论的基础上，这使得这些直觉定量，我展示了如何动态定义的群体遗传学或演化博弈论可以导致多尺度组织。对于复杂的系统，“更多就是不同的”，我从几个角度来解决这个问题。空间主机-消费者模型表明，由于动态模式的形成，可能会出现的结构的重要性。演化博弈论揭示了多人博弈、非线性收益和生态随机性可能产生的新效应。具有中尺度结构的环境中的复制子动力学涉及概率论中的广义条件化规则。自然选择“在多个层次上起作用”的思想已经以各种方式被数学化，但并不是所有的方式都是等价的。我们将正视这种混乱，利用本论文过程中积累的经验来澄清这种情况。
2015-09-09 cond-mat.stat-mech nlin.CG q-bio.PE
Eco-evolutionary dynamics of adapting pathogens and host immunity
本研究用Susceptible/Infected模型揭示，病原体逃逸变异株在动态宿主免疫压力下初始指数增长但迅速丧失优势，后续轨迹不可预测，解释了流感病毒抗原进化的适应性与高频变异株准中性动力学的矛盾。
2024-08-28 q-bio.PE
Laboratory biases hinder Eco-Evo-Devo integration: hints from the microworld
特定的环境背景如何有助于发展轨迹和进化转型的稳健性和变化是生态进化发展的中心点。然而，生态，进化和发展过程的衔接到综合框架一直难以捉摸，部分原因是标准的实验设计忽视或过度简化生态意义的背景。微生物模型可用于揭示和讨论与基因为中心的实验设计相关的两种可能的偏倚来源：实验室菌株的使用和实验室环境条件。我们说明了我们的观点，显示对比的发育表型在粘球菌xanthus取决于温度和基板刚度的联合变化。微生物发育可以提供关键信息，更好地了解环境条件在发育变异的演变中的作用，并克服与当前实验方法相关的一些局限性。
2019-08-14 q-bio.PE
