社会昆虫群落中任务组织的动力学模型

昆虫社会的组织，如劳动分工、任务分配、集体调节、群体响应，被认为是其生态成功的主要原因。在本文中，我们提出并研究了一个通用建模框架，包含以下三个特征：(a) 每项任务的平均内部响应阈值（内部因素）；(b) 可能导致任务切换的社交网络通信（环境因素）；(c) 任务需求的动态变化（外部因素）。由于许多社会昆虫物种的工蚁表现出年龄多态性（age polyethism），我们还扩展了模型以纳入工蚁任务偏好随年龄变化的年龄多态性。我们将通用建模框架应用于两类任务组：巢内任务与巢外任务。我们对模型的解析研究为群落大小、社交通信以及年龄相关任务偏好在自适应动态环境中对任务分配和劳动分工的影响提供了重要见解和预测。我们的研究表明，较小规模的群落将资源投入群落增长，并在如觅食等风险任务中分配更多工蚁，而较大群落则将更多工蚁转向执行巢内较安全的任务。不同任务组之间的社会互动在根据任务的相对成本和需求塑造任务分配方面起着重要作用。