×

捕食者物种的进化分支和进化稳定共存:关键功能分析。 (英语) Zbl 1219.92072号

摘要:在生态时间尺度上,两个具有线性功能反应的捕食者物种可以在两个相互竞争的被捕食物种上稳定共存。本文利用适应性动力学和临界函数分析方法,研究了这种共存在什么条件下也是进化稳定的,以及这两个捕食者物种是否可以通过进化分支从同一祖先进化而来。我们假设捕食者的策略在捕获率上有所不同,一个捕食者对一个猎物的捕获率较高,而对另一个猎品的捕获率较低,反之亦然。首先,通过使用临界函数分析方法,我们确定了捕食者策略中允许进化分支的权衡函数的一般性质。研究发现,如果取舍曲线在奇异策略附近弱凸且种间猎物竞争不强,则该奇异策略是一个进化分支点,在该分支点附近,常驻捕食者种群和突变捕食者种群可以在其策略中共存和发散。
第二,我们发现,在捕食者表型发生分支后,如果权衡曲线是全局凸的,捕食者种群最终将分支为两个极端专家,每个极端专家完全专攻一个特定的猎物物种。然而,在平滑步长函数类权衡的情况下,内部二形奇异联盟成为可能,捕食者种群最终将进化为两个广义物种,每个物种都以这两个被捕食物种为食。代数分析表明,进化上稳定的二形性总是有吸引力的,并且在此模型下不可能有进一步的分支。

MSC公司:

92D40型 生态学
92D15型 与进化有关的问题
37N25号 生物学中的动力系统
91A22型 进化游戏
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Ma,J.L。;莱文,S.A.,《资源适应的演变:多面手和专业消费者如何演变》,布尔。数学。《生物学》,68,1111(2006)·兹比尔1334.92295
[2] Kirlinger,G.,《两种捕食者以两种猎物为食:持久性的结果》,数学。生物科学。,96, 1 (1989) ·Zbl 0686.92021号
[3] 穆克吉,D。;Roy,A.B.,捕食性切换捕食系统的全局稳定性,生物系统,27171(1992)
[4] Wright,S.,《进化与种群遗传学II》(1969年),芝加哥大学出版社:芝加哥大学出版社
[5] O.迪克曼。;杰宾,体育。;Mischler,S。;佩瑟姆,B.,《适应的动力学:一个启发性的例子和哈密尔顿-雅各比方法》,Theor。大众。《生物学》,67257(2005)·Zbl 1072.92035号
[6] 艾布拉姆斯,P.A。;Matsuda,H.,二食一食系统中适应性捕食和反捕食行为的影响,进化。Ecol.公司。,7, 312 (1993)
[7] 艾布拉姆斯,P.A。;Matsuda,H.,《捕食者-食饵协同进化导致的适应度最小化和动态不稳定性》,Evol。Ecol.公司。,11, 1 (1997)
[8] Abrams,P.A.,《消费者选择的适应性动态》,《美国国家》,153,83(1999)
[9] Gakkhar,S。;Singh,B.,由两个猎物和一个捕食者组成的食物网中的复杂动力学行为,混沌孤子分形。,24, 789 (2005) ·Zbl 1081.37060号
[10] Saleem,M。;Tripathi,A.K。;Sadiyal,A.H.,防御转换模型中物种共存,数学。生物科学。,181, 145 (2003) ·Zbl 1014.92045号
[11] Dieckmann,美国。;Law,R.,《共同进化的动力学理论:随机生态过程的推导》,数学杂志。《生物学》,34,579(1996)·Zbl 0845.92013号
[12] 骨髓,P。;Dieckmann,美国。;Law,R.,《捕食者-食饵系统的进化动力学:生态学观点》,J.Math。《生物学》,34,556(1996)·Zbl 0845.92018号
[13] 法律,R。;骨髓,P。;Dieckmann,U.,《不对称竞争下的进化论》,埃沃。Ecol.公司。,11, 485 (1997)
[14] Doebeli,M。;Dieckmann,U.,《不同类型生态交互作用引起的进化分支和同域物种形成》,《美国国家》,156,S77(2000)
[15] Geritz,S.A.H。;埃及基斯迪。;梅塞纳,G。;Metz,J.A.J.,《进化单一策略与进化树的自适应增长和分支》,Evolutionally singular strategy and the adaptive growth and branching of the evolutional tree,Evol。Ecol.公司。,12, 35 (1998)
[16] 德科尔,F。;Rinaldi,S.,《进化过程分析:适应性动力学方法及其应用》(2008),普林斯顿大学出版社:普林斯顿大学出版·Zbl 1305.92001年
[17] Abrams,P.A.,《多面手消费者资源开发特征的适应性变化:多面手和专家的进化与共存》,《进化》,60,427(2006)
[18] Abrams,P.A.,《转换行为对多面手消费者进化多样性的影响》,《美国国家》,168645(2006)
[19] Brown,J.S。;Vincent,T.L.,《作为进化博弈的捕食者-食饵群落组织》,《进化》,46,1269(1992)
[20] 怀特,A。;Bowers,R.G.,具有权衡的Lotka-Volterra系统的自适应动力学:物种间参数依赖在分支中的作用,数学。生物科学。,193, 101 (2005) ·Zbl 1062.92078号
[21] Ruefler,C。;Van Dooren,T.J.M。;Metz,J.A.J.,《通过频率依赖和频率依赖机制实现资源专业化的演变》,美国国家,167,81(2006)
[22] Geritz,S.A.H。;埃及基斯迪。;Yan,Ping,《循环捕食者的进化分支和长期共存:关键功能分析》,Theor。大众。《生物学》,71,424(2007)·Zbl 1122.92053号
[23] 祖,J。;Mimura,M。;Takeuchi,Y.,捕食者-猎物群落中觅食相关特征的适应性进化,J.Theor。生物学,268,14(2011)·Zbl 1411.92227号
[24] 梅茨,J.A.J。;Nisbet,R.M。;Geritz,S.A.H.,《我们应该如何定义一般生态场景的适合性》,Trends Ecol。Evol.公司。,7, 198 (1992)
[25] Ruefler,C。;Van Dooren,T.J.M。;Metz,J.A.J.,《在不断变化的景观上进行适应性步行:莱文斯的方法延伸》,Theor。大众。生物学,65,165(2004)·兹比尔1106.92057
[26] de Mazancourt,C。;Dieckmann,U.,《权衡几何和频率依赖选择》,《美国国家》,164765(2004)
[27] Takeuchi,Y。;Adachi,N.,二灰单捕食者群落中稳定平衡的存在性和分歧,公牛。数学。《生物学》,45877(1983)·Zbl 0524.92025号
[28] Geritz,S.A.H.,《驻留者动态和相似策略的共存》,J.Math。生物学,50,67(2005)·Zbl 1055.92042号
[29] Dieckmann,美国。;Marrow,P.,《捕食者-食饵相互作用中的进化循环:种群动力学和红皇后》,J.Theor。生物学,176,91(1995)
[30] Christiansen,F.B.,《关于持续变化性状进化稳定性的条件》,《美国国家》,138,37(1991)
[31] Eshel,I.,《进化和持续稳定性》,J.Theor。生物学,103,99(1983)
[32] 梅纳德·史密斯,J.,《进化与博弈论》(1982),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社·Zbl 0526.90102号
[33] Cressman,R.,CSS,NIS和具有连续特征空间的两种群行为模型的动态稳定性,J.Theor。生物学,26280(2010)·Zbl 1403.91043号
[34] Dieckmann,美国。;Doebeli,M.,《论同域物种形成的物种起源》,《自然》,400,354(1999)
[35] 埃及基斯迪。,不对称竞争下的进化分支,J.Theor。《生物学》,197149(1999)
[36] Geritz,S.A.H。;范德梅登,E。;Metz,J.A.J.,种子大小和幼苗竞争能力的进化动力学,Theoret。大众。《生物学》,55,324(1999)·Zbl 0946.92015号
[37] 劳勒,L.R。;梅纳德·史密斯(Maynard Smith,J.),《竞争物种的共同进化和稳定性》,《美国国家》,第110、79页(1976年)
[38] 古根海默,J。;Holmes,P.J.,《非线性振动、动力系统和向量场分岔》(1996),Springer-Verlag:Springer-Verlag纽约
[39] 鲍尔斯,R.G。;Hoyle,A。;怀特,A。;Boots,M.,《适应性进化的几何理论:权衡与入侵图》,J.Theor。生物学,233363(2005)·兹比尔1443.92125
[40] Leimar,O.,多维收敛稳定性,Evol。经济。决议,11,191(2009)
[41] 埃及基斯迪。,两个共同进化物种进化的权衡几何和适应性动力学。经济。决议,8959(2006)
[42] 祖,J。;Wang,W.D。;Takeuchi,Y。;祖,B。;Wang,K.F.,《对称和非对称竞争下的进化》,J.Theor。生物学,254239(2008)·Zbl 1400.92385号
[43] 祖,J。;Mimura,M。;Wakano,J.Y.,《受Allee效应影响的捕食者-食饵系统中表型性状的进化》,J.Theor。《生物学》,262528(2010)·Zbl 1403.92195号
[44] Mylius,S.M。;Diekmann,O.,《关于ESS优化和需要明确密度依赖性》,Oikos,74,218(1995)
[45] Wang,W.D。;Takeuchi,Y。;齐藤,Y。;Nakaoka,S.,父母照顾捕食者的捕食系统,J.Theor。《生物学》,241451(2006)·Zbl 1447.92377号
[46] 埃加斯,M。;Dieckmann,美国。;Sabelis,M.W.,《进化限制专家和通才的共存:权衡结构的作用》,《美国国家》,163,518(2004)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。