异质种群中的分裂-融合动力学与群组规模依赖的组成

许多动物群体具有异质性，甚至可由不同物种个体组成，称为混合物种群。然而，动物集体运动行为的数学与计算模型通常假设群体与种群由相同个体构成。本文利用凝聚-破碎过程的数学框架，开发并分析了一种适用于含两类（或物种）个体的异质种群的合并与分裂群体动力学（亦称分裂-融合动力学）模型。我们假设异质群体比较同质群体具有更高分裂率，并形成两个子群体，其组成从所有可能划分中均匀抽取。我们解析导出关于群体规模与组成的主方程，并求得平均场稳态解。我们预测存在一个临界群体规模，低于该规模时群体更可能为同质且包含优势类型/物种。尽管异质群体倾向于以更高比率分裂，我们发现群体更可能为异质，但仅在高于临界群体规模时如此。模型的蒙特卡洛模拟与这些解析结果高度吻合。因此，我们的模型给出可检验的预测：群组成分依赖群体规模，并非仅反映种群水平异质性。我们讨论了该结果对集群系统实证研究的意义。