具有随机切换承载容量的种群的生态-进化动力学
种群与进化
2021-10-14 v3 统计力学
适应与自组织系统
物理与社会
摘要
环境变异性极大地影响种群的生态-进化动力学,即影响种群大小与组成的演化。本文研究了一个充分混合、规模有限且波动的种群,其增长受随机切换的承载力所限制,这模拟了资源丰沛与匮乏状态间的环境波动。种群由两种菌株组成,其中一种比另一种生长略快,在两种情景下竞争:一种是仅对资源竞争,另一种是慢速("合作")菌株产生一种公共物品,也使快速("搭便车")菌株受益。我们考察了人口统计噪声与环境(外部)噪声的耦合如何影响种群的生态-进化动力学。通过解析与计算方法,我们研究了种群大小与其组成之间的关联,并讨论了刻画公共物品生产的类社会困境的"生态-进化博弈"。我们确定了在何种条件下生产公共物品最优;何时合作有益却被搭便车者淘汰;以及何时公共物品生产对合作者有害。在针对变大小种群的线性噪声近似下,我们还准确分析了人口统计噪声与环境噪声对规模分布的耦合效应。
引用
@article{arxiv.1712.07939,
title = {Eco-Evolutionary Dynamics of a Population with Randomly Switching Carrying Capacity},
author = {Karl Wienand and Erwin Frey and Mauro Mobilia},
journal= {arXiv preprint arXiv:1712.07939},
year = {2021}
}
备注
25 pages, 15 figures: Main text (13 pages, 8 figures) followed by Supplementary Material (12 pages, 7 figures). To appear in J. R. Soc. Interface. Supplementary information and resources are also available at https://doi.org/10.6084/m9.figshare.5683762