召集人：王瑞武（西北工业大学）、王少鹏（北京大学）、廖金宝（云南大学）

时间：2024.10.20—2024.10.26

“数学生态学研讨会”日程

报告人及报告摘要

Robust subsampling via low influence functions in contaminated big data

唐年胜  云南大学

摘要：This paper presents a general robust subsampling method applicable to a wide range of parametric statistical models that is computationally feasible and offers strong robustness guarantees based on influence functions. This paper proposes using influence functions to identify contaminated data and design a subsampling algorithm that limits high-influence function points in the dataset. Under the Huber -contamination model and some mild distributional assumptions, the proposed subsampling procedure achieves a nearly optimal error rate. Numerical simulations and real data applications show the efficiency of the proposed methodologies. 

Evolution of dispersal and ideal free distribution

楼元  上海交通大学

摘要：In this talk I will discuss some partial differential equation (PDE) models for the evolution of dispersal in heterogeneous environments. Examples include two species competition models with random walk, or in advective enviroments such as water columns. Connections with the theory of ideal free distributions (IFDs) will be discussed. Finally I will discuss some PDE models with continuous traits, along with connections with adaptive dynamics and IFD. 

Some dispersal related issues in mathematical ecology

倪维明  香港中文大学（深圳）

摘要：In this talk, I shall focus on some of the recent topics/advances in dispersal related population dynamics; in particular, I shall include brief discussions on correlations between resource input and loss rate in a model with resource dynamics, as well as their effects on populations with varying dispersal rates. 

Evolution of cooperation in population games

陈小杰  电子科技大学

摘要：Cooperation is important in human societies. However, the way how cooperation emerges in a population of rational individuals poses a puzzle: why should cooperators incur a cost to benefit others? Population games have been widely used for studying how cooperation emerges in a population of rational individuals. In this talk, I will first provide an overview of several hot topics in this research area, and then introduce our recent works about the evolution of cooperation in population games.

植物异速生长指数转变及其个体大小依赖性

邓建明  兰州大学 

植物叶脉经济学初探

张健  中山大学

摘要：植物叶脉网络结构是植物与环境进行物质运输的“重要航道”，在不同植物中展现出极大变异。叶脉结构如何最大化地提高资源运输效率、抗损伤性、机械强度以及最小化叶片总建设成本是生态进化领域一个有趣且重要的问题。同时，叶脉网络与哺乳动物的循环系统、河流系统与城市网络交通在形态和运输功能上也存在相似之处。例如，英国生物物理学家Cecil D. Murray 1926年提出的Murray’s law，描述了在流体输送网络中分支点处管道半径之间的关系，能有效地最小化流动阻力并优化能量使用。本报告将围绕植物叶脉的分枝规律进行简单介绍，以期从交叉学科的视角与大家讨论交流。 

Complex responses of biodiversity to multiple environmental drivers

廖金宝  云南大学

摘要：There remains considerable doubt, debate and confusion regarding how biodiversity responds to gradients of important environmental drivers, such as habitat size, resource productivity and disturbance. Here we develop a simple but comprehensive theoretical framework based on competition-colonisation multispecies communities to examine the separate and interactive effects of these drivers. Using both numerical simulations and analytical arguments, we demonstrate that the critical trade-off between competitive and colonisation ability can lead to complex non-linear, zig-zag responses in both species richness and the inverse Simpson index along gradients of these drivers. Furthermore, we find strong interactions between these drivers that can dramatically shift the response of biodiversity to these gradients. The zig-zag patterns in biodiversity along ecological gradients, together with the strong interactions between the drivers, can explain the mixed findings of empirical studies and syntheses, thereby providing a new paradigm that can reconcile debates on the relationships between biodiversity and multiple drivers.  

Self-healing time of population under dynamic disturbance

李维德  兰州大学

摘要：The stability of ecological system is inseparable from the self-healing ability of population. Therefore, it is meaningful how long population can complete self-healing after habitat being disturbed. By constructing a pair approximation model, the special explicit dynamics of one population on disturbance is studied. In which, dynamic disturbance (which can be gradually restored) is used, and the self-healing time of the population is investigated. Though a mass of simulation, some interesting results are obtained. At a lower disturbance restoration rate, the population self-healing time will not be affected by the spatial correlation of disturbance, regardless of the dispersal mode of population and the existence of competition; Compared with local dispersal, global dispersal has more obvious advantages at medium disturbance restoration rate; The increase of disturbance restoration rate is not always conducive to the self-healing of population, and a higher disturbance restoration rate will increase the self-healing time. The results can give us some insights on ecological conservation. 

物理胁迫下种群生长补偿的减弱解释了人口干扰效应的放大机制

齐曼  华中师范大学

摘要：对于生态学家来说，预测多重压力源如何影响种群稳定性是一个关键挑战。物理胁迫（如干旱、淹水）限制了个体內禀生长率，而人口干扰（如植食、捕捞、偷猎）则从种群中移除个体。理解生态系统关键物种对以上综合扰动的缓冲能力对于预测全球变化下生态系统的稳定性至关重要。我们以黄河三角洲一年生先锋物种盐地碱蓬（Suaeda salsa）为模式物种，沿着高程梯度控制初始幼苗定植数量，以模拟不同程度的植食扰动和由干旱引起的土壤盐碱胁迫对盐地碱蓬种群的影响。研究结果显示，在低物理胁迫下，由于强烈的负密度制约效应，种群中存活个体的生长能够完全补偿因人口干扰导致的生物量损失。然而，在高物理胁迫下，这些补偿机制减弱，导致人口干扰效应放大。因此，增加的物理胁迫通过削弱负密度制约效应来降低种群的抵抗力，进而加剧了人口干扰的影响。

资源分配调控机制：从平衡态到瞬态

陈仁飞  山西师范大学

摘要：植物生物量分配模式在理论生态学中扮演重要地位，报告内容重点汇报近年来汇报人在该领域的相关研究进展。拟从三方面展开：（1）经典生物量分配模式的研究，重点汇报植物叶比重受生物和非生物因子调控的一般性模型和经验数据检验；（2）植物器官共存假说及瞬时动态生物量分配模式研究方法开发；（3）邻体相互作用对植物瞬态生物量分配模式的影响。 

表型可塑性与合作的演化

王瑞武  西北工业大学 

北美动物种内性状的时间变化规律及其对群落结构的影响

刘佳佳  复旦大学

摘要：近百年来，全球许多动物的性状发生了显著变化，如体型呈现显著下降的趋势，这一变化会影响我们对生物多样性丧失的认知。以功能多样性为例，通常计算长期物种丧失带来的功能多样性丧失通常只考虑物种组成的变化，忽略了物种性状在过去百年间发生了显著性变化，因此需要结合不同时期种内性状变化和物种组成才能全面评估产生的真实影响。本研究以近140年内采集于北美的约40万号鸟类和兽类标本个体为研究对象，结合标本采集时间信息，分析了北美鸟兽体长种内变异的时间变化规律；另外，通过结合北美地区840个1969年到2021年间持续调查的鸟类群落调查数据，评估长期物种种内性状变化对群落功能结构的影响。 

Time delays modulate the stability of complex communities

李阿明  北京大学

摘要：What drives the stability, or instability, of complex networked communities? This question has motivated a vast body of theoretical work exploring how community properties shape system dynamics. However, the overwhelming majority of current theory assumes that interactions among network nodes are instantaneous, meaning that changes in the abundance of one node will lead to immediate changes in the abundances of its partners. In practice, time delays in how nodes respond to one another are widespread, yet the impact of these delays on systems remains unclear. Here we derive a new body of theory to comprehensively study the impact of time delays on community stability. We find that time delays are critical to system stability. Moreover, in stark contrast to delay-free systems, delays dictate that communities with more abundant agents can be less stable than ones with less abundant agents. Finally, we show that delays fundamentally shift how nodal interactions impact community stability, with communities of mixed interaction types becoming the most stable class of ecosystem. Our work demonstrates that our understanding of community stability must be revised in light of time delays.  

多种互作类型的动植物网络结构与稳定性

苏敏  合肥工业大学

摘要：动植物互作网络结构与稳定性是生态学研究的重要问题之一，互作类型的多样性对群落稳定性和功能产生重要影响。此报告主要从两个方面介绍囊括动植物互惠和拮抗的3-guild网络结构与稳定性，具体问题如下：（1）最优觅食理论下，物种间互作的适应性重连行为对3-guild网络结构与稳定性的影响，探讨最优网络与随机网络的稳定性差异；（2）结合理论模拟与实验网络分析，耦合传粉昆虫（幼年/成年）-植物的拮抗和互惠关系，探讨物种续存和稳定性对网络结构的响应。 

演化博弈中的随机纳什均衡

李聪  西北工业大学

摘要：为了更好地理解环境随机波动对动物行为演化的影响，我们基于演化博弈论中广泛使用的经典纳什均衡（NE）概念，提出了在有环境随机性影响下的随机纳什均衡（SNE）。通过其随机稳定性分析，我们讨论了SNE与随机演化稳定（SES）策略的关系：强SNE（当其他策略的几何平均收益严格小于SNE时）总是SES，而SES的混合对策一定对应于一个SNE。此外，我们证明了在二人随机博弈的框架下，任何系统中必然存在至少一个SNE状态，因此可以一般的应用于各种模型的稳定性分析中。更重要的是，我们证明了一对完全混合的强SNE可以随着噪声水平的增加而出现，而且它们并不对应于定常环境下的遗传多态平衡。这不仅表明噪声诱导的SNE可能具有完全混合、强等特性，而且说明了随机环境下演化博弈动力学的复杂性，以及随机环境中生物体采用混合对策的重要性。 

花粉粒大小演化的新模型

黄双全  华中师范大学

摘要：被子植物花粉粒直径有广泛的变异：有小于10微米、有大于100微米。前人认为花粉粒大小主要受花柱长度影响、或受传粉者选择。我们在验证这两个假说的基础上，考虑花粉粒大小与数量之间的trade-off。即植物如何降低花粉传递过程中的损失，揭示出一个有趣的模式：不同种植物的花粉粒大小差异与传粉者功能群没有关系；但花粉粒大小与传粉者是否觅食花粉有关。在报告中，郝凯博士和我尝试提出一个花粉粒大小选择的model，恳请各位专家给予指导。 

氮富集下多样性对稳定性的影响机制研究

赵磊  中国农业大学

摘要：人类活动日益加剧，引起了大气氮沉降的增加，威胁着生态系统的生产力和稳定性。然而，氮富集对群落稳定性的影响机制仍不明确。我们前期的研究提出了一种对于群落稳定性的分解方法，将其分解为种群稳定性、补偿效应、统计平均效应，并发现多样性主要通过统计平均效应来提升群落稳定性。在此基础上，我们在种群和群落水平之间增加了对功能群稳定性的分析，并整合了内蒙古和明尼苏达数个氮添加的长期定位草地试验，发现了氮富集对于禾草类和杂草类通过不同的机制来影响群落稳定性。深入理解氮富集对群落稳定性的影响机制，对于草地生态系统的保护和可持续利用具有重要科学意义。 

Higher-order interactions harm species persistence, but benefit the latitudinal tree diversity gradient in global forests

李远智  中山大学

摘要：One of the major advances in theory of biodiversity maintenance over the past decade is the recognition that pairwise species interactions as formulated by the classical Lotka-Volterra model is insufficient for understanding the intricacy of species diverse communities. Much theoretical evidence has shown higher-order species interactions (HOIs) play a critical role in maintaining species assemblages. However, there is a lack of empirical understanding of how HOIs intertwine with pairwise interactions to support species diversity and contribute to latitudinal diversity gradient. Here, we examined the prevalence and latitudinal change of HOIs over three million trees across 31 permanent forest plots worldwide. Evidence of HOIs were found for almost half of the 1367 tree populations across the forest plots, indicating the prevalence of HOIs in global forests. The strength of the HOIs declined with latitude, which weakened and even dissipated latitudinal decline of pairwise interactions. HOIs on average decreased the probability of species persistence across the forest plots, but favored the maintenance of the widely documented tree latitudinal diversity gradient. Our study provides a novel perspective for understanding the latitudinal diversity gradient, and encourages more theoretical and empirical work on HOIs that might revolutionize our thinking of how diverse systems are maintained and functioning.

植物病原菌和氮磷添加对高寒草甸植物群落稳定性的影响

周淑荣  海南大学

摘要：生态系统稳定性既包括面对干扰时生态系统在时间尺度上的稳定性，也包括在空间上的变异。高营养级生物类群（如植物病原菌）与环境条件（或土壤养分）作为重要的生物和非生物影响因子，分别能够自上而下和自下而上地调节群落的植物多样性和生态系统功能，但是两者如何单独及协同调节生态系统功能的时间和空间稳定性还知之甚少。我们基于青藏高原高寒草甸植物病原菌去除（病原真菌、卵菌、病原真菌与卵菌）与养分添加（氮、磷、氮磷同时添加）的多水平交叉实验，以及梯度氮添加实验，研究了植物病原菌、养分添加及两者交互作用对群落生物量时间稳定性和空间变异的影响及机制。研究结果发现，植物病原菌（尤其是病原真菌）对群落生物量在时间、空间上变异具有稳定作用，并且这种稳定作用均不存在养分依赖性，且主要是通过维持时间、空间上较高的物种间生物量不同步变化来实现。这说明在生态系统稳定性的研究中，高营养级生物自上而下的调节作用不可忽视。而养分富集（尤其是氮富集）反而放大了物种水平的平均变异，进而产生了对群落生物量在时间、空间上的去稳定作用。 

A game theoretical analysis of voluntary mask wearing for epidemic spreading over complex networks

裴姗  北京师范大学

摘要：In this work, we propose an evolutionary game-theoretic model to study the coevolution of population behaviors (mask-wearing) and epidemics over complex networks during the pandemic. We show that in an evolutionarily stable equilibrium, I and R individuals do not wear masks, and S individuals wear masks only if the contact probability between S and I individuals and the benefit-to-cost ratio of wearing masks are high. In the early stage of the epidemic outbreak, more susceptible individuals are prone to wearing masks for self-protection. Moreover, when the benefit-to-cost ratio b is higher, over half of the susceptible population choose to wear masks. Mask-wearing can be an effective strategy for delaying the epidemic peak and flattening the curve.

生活型间不对称作用对植物群落结构的影响

陈冬东  中国科学院成都生物研究所

摘要：群落构建受到生物地理学、环境过滤和种间相互作用等一系列生态进化过程的影响。对特定生活型植物物种间相互作用的研究证实了竞争和促进在调节群落结构中的重要作用。然而，尚不清楚不同生活型物种间的相互作用将如何塑造跨环境梯度的群落结构变化。本研究以灌丛群落为研究对象，探讨了环境条件和种间相互作用对灌丛群落不同生活型(灌木与草本)结构的空间格局和生活型间系统发育关系的影响。研究发现不同生活型对于环境的响应存在显著差异，灌木群落结构与环境呈正相关，而林下草本群落结构与环境呈负相关。同时，灌木可以促进草本维持，缓解环境胁迫对草本物种的直接负面影响，促进群落多样性。此外，沿着环境胁迫梯度，灌木和与其共存草本植物的谱系差异增大。在温和条件下灌木-草本间谱系嵌套更明显，而在严峻条件下谱系周转更明显。环境胁迫调节了生活型之间竞争和促进的相对重要性，从而塑造了共生生活型间的谱系格局。本研究表明，生活型间的相互作用沿着环境梯度具有明确的谱系模式，对于了解生物多样性格局的形成及维持机制具有重要意义。 

植物多样性对病害稀释效应的体系依赖性

刘向  兰州大学

摘要：在全球生物多样性快速丧失的背景下，理解生物多样性如何影响病害的发生对维持生态系统健康具有重要意义。目前，已有理论和实验证据表明宿主多样性的增加能够抑制病害的发生，即存在“稀释效应”；产生稀释效应的主要机制包括易感宿主管制、相遇率降低和生物多样性顺序性丢失等。然而，不同体系下生物多样性与病害关系存在负相关、不相关与正相关等多种情形。我们以草类植物群落与叶片真菌病害为模式体系，系统性探究了时间与空间尺度、环境因子、宿主个体大小和病原菌生活史类型等多种因素对稀释效应强度的潜在影响；阐明了稀释效应主要由植物多样性的顺序性丢失所引起，表明植物群落物种组成是驱动稀释效应的重要因素。稀释效应随时间的推移而增强，且在较小的空间尺度更容易被察觉；稀释效应在草地生态系统中较强，而森林生态系统中较弱。此外，稀释效应在年均温较低的区域更强，这主要是因为寒冷地区植物群落更容易发生植物多样性的顺序性丢失。上述研究初步解析了植物多样性-病害关系方向与强度的变异来源，完善了自然生态系统中传染性疾病的预测框架。  

全球变化背景下入侵植物与植食者互作机制研究

林恬恬  云南大学

摘要：探究外来植物能够成功入侵的机制一直以来都是入侵生态学领域研究的首要科学问题。目前学界大多关注于外来植物自身的入侵特性，而外来植物与本地生物群落，尤其是与本地植食者群落的互作也是影响外来植物成功定殖与种群扩张的重要因素之一。天敌逃逸假说认为外来植物在入侵地脱离了其原产地专食性天敌的控制，从而有利于其入侵和定殖。而转换防御假说和竞争能力增强假说则进一步认为外来植物在入侵地新植食者的取食压力变化下会发生适应性进化，从而在与本地植物的竞争中获得优势。然而，在植食者的取食压力下入侵植物会在哪些方面发生进化，从而获得较强的竞争能力？同时，由于全球环境问题的复杂化和多样性日益突出，外界环境因子的变化是否会导致外来植物与本地植食者之间现有的互作关系发生变化？而这些变化是否会反过来影响外来植物的入侵能力？这些科学问题都亟待进一步的研究，才能为在全球变化背景下防控外来植物的入侵和维持生态系统的稳定性提供重要支撑。基于此，本人围绕植食者在外来植物入侵中的作用和机制这一研究主题开展了一系列系统而深入的研究，先后揭示了天敌逃逸是导致外来植物不同地域的入侵种群发生平行进化的驱动力并厘清了环境变化因子驱动入侵植物对植食者抗性增强的关键作用机制。最后，从种间互作关系的角度解释了环境变化背景下外来植物能够成功入侵的原因。这些研究成果丰富了现有的关于植食者在外来植物入侵中的所扮演的角色和作用机制的认识，揭示了入侵植物通过改变与本地物种间的互作关系而对入侵地生物多样性产生的间接影响。该成果有助于在全球变化背景下对外来植物的可入侵性开展风险评估，以及为制定有效的防控策略提供理论指导和数据支持。 

微生物铁网络中的博弈和演化

李志远  北京大学

摘要：铁是微生物生长中必须而又有限的营养素。大多数微生物以铁载体（siderophore）来摄取铁。铁载体是一类和铁高度亲和的小分子，被微生物制造并释放到环境中后与铁结合。微生物通过具有高度特异性的膜转运蛋白识别和摄入这类铁载体-铁的复合物，以满足生长所需。铁载体的多样性和特异性带来了有趣的“欺骗者-生产者”的动态博弈。通过生物信息学，我们正在基于序列共进化来跨越整个微生物世界的铁相互作用网络。这个“铁网”为精准操控微生物群落提供了可能性，其潜在应用包括医学、农业和工业领域，并且有助于推进微生物生态学和进化理论的发展。尽管铁载体的合成和盗用在微生物中普遍存在，但由铁载体介导的相互作用所导致的生态后果仍很大程度上尚未被充分探索。在生态模型中，我们引入了铁载体介导相互作用的资源分配模型，解析了双物种稳定共存的条件，并发现了三个或更多物种系统中存在的振荡和混沌共存。有趣的是，通过动力学模拟和网络拓扑分析，我们发现了“合适的欺骗”如何通过网络回路促进共存——随着生产者中铁载体盗用能力的提高，生物多样性变化出现非单调的增加。在更宏观的尺度上，我们进一步探索了两种不同的驱动力如何促生了铁网络的化学创新，揭示了合作与欺骗之间错综复杂的动态平衡。

千岛湖片段化生境中食果互作网络的结构与动态

斯幸峰  华东师范大学

摘要：Species interaction is a key component of biodiversity, as plant and animal species are entangled in nature. However, monitoring species interactions on a large scale is challenging, especially for plant-bird frugivore interactions because frugivore foraging behavior generally occurs in the trees. We developed a camera trap sampling method to monitor plant-bird frugivore interactions simultaneously and continuously during the whole mature fruiting periods on 22 subtropical forested islands and six nearly mainland sites in the region of Thousand Island Lake, China since June 2019. We obtained ca. five million photos and videos from more than 300 camera traps. We systematically reviewed the first three-year data and identified a total of 17572 independent interaction events, including 39 bird species and 31 fleshy-fruited plant species. We analyzed this high-resolution data of plant-frugivore networks, and found large islands supported higher species richness of plants and birds and their interaction richness. Small islands had more connected, less modular, and more nested networks that consisted mainly of small-bodied birds and abundant plants. By analyzing an invasive plant, American pokeweed (Phytolacca americana) in this frugivore networks, we found on islands with American pokeweed, impacted local avian frugivory networks more on islands with species-poor plant communities and on isolated islands. Moreover, as American pokeweed interacted mainly with local core birds (generalists), this indicates reduced seed dispersal of native plants on invaded islands. At the landscape level, American pokeweed had established strong interactions with generalist birds that largely maintain seed-dispersal functions across islands, as revealed by their topologically central roles both in the regional plant-bird trophic network and in the spatial metanetwork. This indicates that generalist frugivorous birds may have facilitated the dispersal of American pokeweed across islands, making American pokeweed well integrated into the plant-frugivore mutualistic metacommunity. Our results reveal that generalist native frugivores with high dispersal potential may accelerate plant invasion in fragmented landscapes, and the importance of preserving large forest remnants to support plant-frugivore interaction diversity and forest functionality.

关于动植物协同进化如何促物种多样化的案例和思考

王刚  中国科学院西双版纳热带植物园

摘要：植物和昆虫是陆地生态系统中物种多样性的核心元件和生态服务功能发挥的重要基础，植物-昆虫间的协同进化被认为是双方类群快速物种多样化的主要驱动力，然而具体模式和机制至今仍然不清楚。生物挥发物作为植物-昆虫通讯和关系维持的关键媒介，为研究动植物关系如何影响双方类群的适应性和物种分化提供很好的研究视角。本报告将首先以土沉香植物-黄野螟-胡蜂种子散布系统为例，介绍植物果实气味对虫食叶片气味的化学模拟，从而实现胡蜂对土沉香短命种子的快速种子散布的化学生态学机制及其环境适应性，强调多维互作关系综合视角的重要性。 然后以榕树-榕小蜂专性传粉系统为例，介绍从榕蜂专性识别的挥发物视角入手，结合多组证据和进化分析，确认双方类群协同物种多样化的主导模式的过程。最后对比总结两套研究系统，提出对植物-昆虫协同进化如何促进双方物种多样化问题的一些开放性认识，并讨论其对变化环境下生物多样性保护实践的启示。 

种群动态与管理决策

李守丽  兰州大学

摘要：发展、利用新一代种群动态模型，模拟种群动态过程，优化种群管理决策，为全球变化下的关键物种保护、入侵防控和疾病爆发管理提供科学依据。  

rdacca.hp、glmm.hp和gam.hp包的应用分析及常见的问题

赖江山  南京林业大学

摘要：典范分析、广义混合效应模型（GLMM）、广义可加模型（GAMs）是环境科学和生态学最常用的数据分析模型，但共线性的解释变量的相对重要性的一直是难题。我们提出“平均共享方差”概念，认为可以通过平均分配共同解释的组分与边际效应之和获得单个解释变量所分配的解释率，通过比较单个变量解释率来评估典范分析、GLMM及GAMs中共线性的解释变量相对重要性，同时开发了基于R语言平台的rdacca.hp包和glmm.hp、gam.hp来实现上述方法。目前这3个程序包已经被广泛应用于环境、生态及相关学科的数据分析。 

Eco-evolutionary feedbacks promotes species coexistence in the fig-wasp mutualism with Allee effect

王林  江西师范大学

摘要：Mutualistic relationships between species have always fascinated ecologists because of the key role they play in ecosystem functioning. Early studies on the mutualism focused on the mutual influences and constraints between mutualistic parties and the environment. In fact, ecological and evolutionary processes may occur at the same time scale, which means that the coupling of these two processes needs to be fully considered. However, it is still a lack of coupled population dynamics and phenotypic trait dynamics of species to explore maintenance mechanisms of the mutualism. Here, we developed an eco-evolutionary model to investigate intrinsic driving forces for the maintenance of fig-wasp mutualism by coupling population dynamics, phenotypic trait (i.e., style and ovipositor) evolution, and Allee effect of the fig tree. Theoretical results found that: (i) the presence of the Allee effect contributes to the stabilization of mutualistic relationships in the fig-wasp system; (ii) the fig-wasp mutualism is more prone to oscillation when the evolutionary rate of the style is greater than that of the ovipositor, and population dynamics of mutualistic parties are mainly dominated by interspecific interactions; (iii) under a relatively harsh environment, the eco-evolutionary model predicts the coexistence of species, whereas the ecological model does not. Our work suggests that eco-evolutionary feedbacks have an important effect on the stability of ecosystems, with a view to providing theoretical support for the understanding of interspecific interactions in general mutualistic systems and for the conservation of biodiversity.  

适应性多样化的不确定性

张锋  中国科学院西双版纳热带植物园

摘要：在复杂生态关系作用下自然选择如何造就了生物的多样性是进化生态学研究的一个核心问题。定向选择使进化趋同而对抗了多样化，当物种进化到奇点时，趋异选择可能取代了定向选择，使物种的同域分化成为可能。多样化过程虽然在一维进化系统中是确定的，但多维度协同进化的多样化过程具有不确定性，使进化轨迹不可复制。 

环境随机波动对种间互利共生的影响

张慧  西北工业大学

摘要：互利共生是生态系统中最重要的种间关系之一，红国王效应（Red King effect）为其提供了一个独特的解释视角，其发现缓慢进化的物种可以在互惠关系中占据主导地位，由于它们可以在进化过程中通过不断的“要求”迫使快速进化的伙伴保持更慷慨的特征。环境随机波动被视为自然界最基本的特征之一，我们更感兴趣的是种间互利共生的进化动力学将如何受到外在噪声的影响。通过随机稳定性分析和随机模拟研究，结果表明尽管红国王效应在某些情况下仍然存在，但环境随机波动也可能导致物种之间的完全互惠。这可能为理解种间互利共生中“自私”策略的进化消失提供一种可能的方法。 

生态演化最优性原理在植被模拟中的应用

王焓  清华大学

摘要：在演化的长河中，自然界的植物响应和适应环境变化，在生理过程和形态结构上呈现出丰富多样的变化并调节和推动着生态系统的物质循环和发展演替。由于人们对植物适应机理认识不足，在对地球未来气候-碳反馈进行预测时，以经验的植物功能型为基础构建的植被动态模型成为了地球系统模式中最主要的不确定性来源之一，严重制约了人类预测和应对未来气候变化的能力。生态演化最优性原理假设环境筛选在生物个体尺度偏好生存繁殖力最大化的性状及性状组合，近期研究表明该原理在揭示植物生理、结构性状适应环境的普遍机制，构建基于生态适应的普适性植被模型方面存在巨大潜力。本报告将在总结生态最优性原理的核心假设和建模方法的基础上，介绍该原理在预测叶经济谱、光合能力、叶氮含量、茎叶比等生理和结构性状，以及生产力和叶面积指数等植被功能和状态属性方面的案例研究，并进一步探讨生态演化最优性原理的局限性及未来探索方向。 

随机进化稳定性与随机纳什均衡研究进展及展望

陶毅  中国科学院动物研究所

介绍今年来随机演化博弈动力学的研究进展及对今后工作的展望。  

生态互作网络的多层结构与稳定性

严川  兰州大学

摘要：自然界物种之间存在复杂的种间互作，形成生态互作网络。以往相关研究主要关注单一互作类型（如食物网、互惠网、寄生网等），但现实生态系统中各物种往往参与多种互作类型，形成含有多种互作的杂合网络。本报告主要从多层结构的角度，借助经验数据与模型模拟，探讨生态互作网络的多层结构及其与稳定性的关系。

Towards a qualitative theory of resident-mutant dynamics

蔡裕华  福建师范大学

摘要：Which mutant strategies can invade a population of given resident strategies, and what would be the population dynamical outcomes of an invasion event. In this talk, I review the framework of resident-mutant dynamics of similar strategies, which is based on the analysis of a continuous-time (discrete-time) stochastic fast-slow system. Theoretical and numerical analyses show that the total size of the resident and mutant population varies stochastically and dramatically in time, while the relative size of the mutant population changes slowly and asymptotically in time. Thereby the classification is based on the asymptotic behavior of the relative population size, and which is shown to be fully determined by invasion criteria, i.e., without having to study the full generic dynamical system.

宽容可变的TFT策略对系统合作行为演化的影响

贺军州  云南财经大学

摘要：在个体交互的过程中，现有的研究显示TFT (以牙还牙)策略在演化博弈的实验中表现优异，但其对背叛行为的零容忍容易陷入相互惩罚的死循环，从而使双方的利益受损。而宽容的TFT策略(以1/3概率宽容不合作者)是一个重要改进，但如何把握宽容度使自身受益并使系统达到较高的合作水平是一个尚存争论的问题。本研究考虑“噪音”和突变的影响，通过引入参数将宽容的TFT策略扩展为可变宽容的TFT策略（简记AGTFT）进行一系列数值模拟。研究表明，存在适度的宽容区间和较低突变率有利于AGTFT的策略在整个系统内的繁荣，从而提高系统整体的合作频率。进一步的分析还发现这一结果主要是由于该策略对有合作历史的宽容引起的，即对有合作历史的不合作者采取宽容可以维持系统较高的合作频率，而对无合作历史的不合作者采取宽容，系统合作频率相对较低。随后的分析还显示一定程度宽容度的增加也会使突变引起的混沌更容易达到稳定状态；同时对有合作历史的不合作者采取较大的宽容有利于策略多样性的维持，而对无合作历史的不合作者采取较小的宽容有利于策略多样性。

Pattern dynamics in a vegetation-water model with human activities: an optimal control approach

任新志  中北大学

摘要：Desertification in arid regions is usually accompanied by a shift in vegetation patterns. Much effort has been devoted to investigating shifts in vegetation patterns caused by changes in key parameters or parameter space. But little has been done in terms of how to achieve shifts with constant parameter space. To this end, we study the shift in plant patterns caused by human activity using a conventional dryland vegetation-water model integrated with optimal control theory. We found that human action can produce many forms of pattern shifts, such as shifts between stationary patterns, non-stationary patterns, as well as stationary and non-stationary patterns, while maintaining the parameter space constant and the cost low. 

Intraguild parasitism persist the facultative hyperparasitoid by increasing resource availability

习新强  南京大学

摘要：1. Intraguild predation are thought to equalize the fitness between stronger competitive intermediate predators and weaker competitive top predators, but how top predators persist from intensive competition when resource is scare is less clear. Here we hypothesis that intermediate predators could increase the resource availability to top predators and increase their persistence.

2. We tested this hypothesis by exploring the intraguild predation module composed by drosophila fly, Drosophila melanogaster, their larval parasitoid, Asobara leveri, which can be attacked by the facultative pupal parasitoids, Pachycrepoideus vindemiae, through a series of controlled mesocosm experiments. Mainly, we tested the differences in the efficiency and offspring fitness of facultative parasitoids when they exploring fly hosts and larval parasitoids.

3. We found that larval parasitoids significantly increased the abundance of pupal parasitoid especially when hosts are limited. This could be explained by that A. leveri parasitism effectively increased the resource availability to P. vindemiae, as larval A. leveri within the drosophila pupae can be oviposited by P. vindemiae for 13 days, while healthy drosophila pupae can be explored by P. vindemiae for only 4 days.

4. On the other hand, P. vindemiae offspring are 2 times smaller in body size and shorter in longevity when they were hosted by A. leveri than healthy drosophilae fly pupae. Our modeling revealed that intraguild predation increased the coexistence of two parasitic consumers since pupal parasitoids are much less efficient than larval parasitoids in exploring the shared host resources.

5. This study calls for the incorporation of the differences in exploration efficiency and offspring fitness when omnivorous predators/parasitoids consuming basal resources and competitors in studying the persistence of intraguild predation module. 

土壤异质性对植物群落结构和功能的影响

刘永杰  兰州大学

摘要：土壤异质性显著影响植物群落的结构和功能。然而，自然条件下研究土壤异质性较为困难，因为有很多因素和土壤异质性协同变化，很难将土壤异质性的作用从中分离。为此，很多研究通过控制实验进行。但是，这些控制实验只关注二维土壤异质性，即水平土壤异质性或垂直土壤异质性。而自然条件下土壤异质性同时发生在水平方向和垂直方向，即呈现出三维土壤异质性的特性。为此，我们需要通过控制实验构建新的方法来模拟三维土壤异质性。我们通过前期研究，构建了该方法，并利用此方法开展了一系列控制实验，研究了三维土壤异质性对植物种子萌发、个体差异、生物量分配和植物群落结构和功能的影响。结果显示土壤异质性显著影响植物种子萌发、个体差异、生物量分配和植物群落植物多样性。未来仍需对上述影响的作用机制进行研究。 

食物网复杂性对多环境驱动因素的响应

郭观明  江西飞行学院

摘要：在自然界中，探讨复杂食物网的形成机制一直是生态学研究的核心议题之一。早期理论预测认为，复杂食物网难以维持是因为其结构复杂性导致了种群动态的不稳定性。然而，自然界中却存在大量的复杂食物网，这与早期理论预测不符。本课题结合生态网络理论构建了复杂食物网生境位点竞争-定殖动态模型，综合考虑了生态系统大小、资源生产力和干扰等多环境因素，并通过数值模拟探究了这些环境驱动因素及其交互作用对食物链长度的影响。此外，本课题随机模拟了大量的初始复杂食物网随着环境梯度的变化来验证理论结果的稳健性。而后，通过Web of Science收集和汇编了大量关于不同环境因素驱动水生食物链长度变化的实验数据，并对其进行整合分析，以验证模型的相关理论预测。研究发现，食物链长度随着生态系统的扩大而呈现单调递增的趋势，但其随着资源生产力或干扰梯度的变化呈现出复杂的响应。通过对汇编的水生生态系统实验数据进行整合分析，发现水生食物链长度随环境梯度变化的整体格局与理论预测一致，从而验证了该模型的可行性。本课题为多环境因素驱动下复杂食物网的涌现提供了新的机理解释，从而进一步丰富了对营养互作网络结构群落动态的理解。 

群落物种构成与传粉者访问路径和花粉传播的关系

方强  河南科技大学

摘要：自然植物群落通常包括多个同时开花的物种，但这些物种是否以及如何适应由于传粉者共享而引起的种间生殖干扰仍不明确。我们在一个亚高山草甸进行了连续六年的小尺度研究，分析开花物种内部和物种之间的空间分布，如何影响传粉者飞行行为和花粉传播。结果表明开花物种内部的空间分布对同种传粉产生了多重影响，但对异种花粉传播没有影响。开花丰度较高且在群落中分布较广的物种，落置了更大量的同种花粉。物种聚集密度较高和共同开花的物种数量增加则减少了同种花粉落置。异种花粉传播受到了物种间相互关系影响，包括花色差异、传粉者的种间飞行路径和物种共现的程度。传粉者往往会在共现程度高的物种之间进行混访，主要是从丰度较高的物种转向稀有物种。尽管传粉者的种间混访倾向于增加种间传粉，这一效应被物种共现的空间格局所减弱，彼此紧密共现的物种对之间，种间传粉相对较少。物种自身的聚集影响同种花粉落置，而物种之间的空间格局则影响异种花粉的传播，反映了植物-传粉者相互作用中空间分布的复杂性。我们观察到的传粉者飞行与异种花粉传播之间的权衡可能减少了同时开花物种间的繁殖干扰，支持了花部适应促进多样共存物种的假说。 

丛枝菌根和外生菌根植物根际及非根际土壤微食物网络结构比较

夏尚文  中国科学院西双版纳热带植物园

摘要：丛枝菌根植物比外生菌根植物有显著增加的根际碳分泌速率。而其根系碳供给差异如何影响根际细菌、真菌及根际微生物网的群落结构及网络关系的研究仍较为匮缺。本研究在西双版纳热带植物园选取丛枝菌根植物及外生菌根植物各3科6种，系统的探究了其根际土壤及非根际土壤的土壤细菌、真菌及线虫的群落结构及网络关系。初步研究结果发现丛枝菌根植物根际的细菌、真菌和线虫群落均有更高的α多样性；丛枝菌根植物根际土壤细菌域内、真菌域内及线虫域内均有最复杂的网络关系；跨营养级共显性网络分析结果显示，丛枝菌根植物根际土壤微食物网关系亦更为紧密。这可能是因为丛枝菌根植物根际更高的有机碳分泌速率，从而支撑了更复杂的食物网结构。研究增进了关于热带地区植物根际碳分泌与根际生物多样性及生物关系多样性的认识，为土壤生物多样性维持机制研究提供了新的视角及数据支持。 

维持食物网稳定的能量学机制及其关键种解析

李晓晓  广东工业大学

摘要：理解自然食物网的稳定维持机制具有挑战性，辨识维持食物网稳定的关键种至关重要。本研究以实际食物网和模拟食物网为研究对象，综合雅克比矩阵及其逆矩阵、相互作用环、异速营养网络模拟、胁迫扰动模拟等分析方法，探究了物种相互作用强度的分布模式对食物网稳定性的影响机制、相互作用环的开放性在维持食物网稳定中的作用、胁迫扰动下影响食物网稳定的关键种。研究发现正反馈杂食性环内捕食者对被捕食者的负相互作用强度和被捕食者对捕食者的正相互作用强度之间存在负相关关系，约束环重，维持食物网稳定。同时，当正反馈杂食性环的开放性较高时，即环内能量流动与环外的流通性较强时，食物网的稳定性更易维持。在生物量以金字塔形式分布的食物网中，营养级越高、个体越大的物种越易成为关键种，而在生物量倒金字塔模式的食物网中，物种功能性状对关键种的预测能力降低，且基于雅克比矩阵的线性估计与基于胁迫扰动模拟的非线性响应之间的一致性较差。 

集合群落中的物种共存与功能

王少鹏  北京大学

摘要：集合群落模型为理解种群的空间动态、物种共存和生态系统功能提供了理论框架。基于斑块和种群动态的集合群落模型关于种群维持和物种共存的预测往往给出相反的结果。比如，斑块模型预测竞争-扩散权衡有利于物种共存，而种群模型预测这一权衡不利于共存。本研究构建了更为一般的集合群落模型，发现以往模型给出的相反预测结果对应到该一般模型下的不同参数情形。进一步地，利用集合群落模型分析了物种共存机制和多样性-生产力关系，发现二者在大多参数情形下呈正向关联，即促进物种共存的机制也有利于提升生产力。 

南极典型植物群落对土壤生物群落特性与生态系统功能影响及机制

肖洒  兰州大学

摘要：植物群落是南极生态系统的重要组成部分，其生长于极端低温、缺水、强风、养分贫乏的严苛环境中，对南极生态系统的物种多样性、结构和稳定性有重要影响，在南极生态系统物质循环和能量流动中起到重要作用。我们选取了裸地以及三种南极典型植物优势种(南极发草、南极三洋藓、南极松萝)，系统的从1)生物多样性，2）微生物间拮抗作用及3）生态系统功能等多个角度，阐释南极典型植物对土壤生物群落多样性、种间相互作用的维持机制，并探究南极典型植物群落建群种在南极生态系统多功能性及其空间周转所起到的重要作用。我们发现1）南极典型植物群落不仅在分类学水平能够改变土壤线虫α与β多样性，其影响同样在极大程度上在功能性状水平上改变了土壤线虫α与β多样性。2）南极土壤的病原体拮抗潜力受到南极植物物种差异的影响，其中放线菌和芽孢杆菌的相对多度会进一步促进南极土壤的拮抗潜力。3）南极典型植物群落增加了生态系统多功能性，其作用受微环境、物种多样性、种间作用的间接调控。4）南极典型植物群落增加了生态系统功能的空间周转，地衣和苔藓主要通过环境异质性影响生态系统功能的空间周转，而维管植物主要通过影响地下生物群落多样性。我们的研究成果阐明了南极典型植物群落对维系南极地区土壤生物形成和执行生态系统功能种的重要作用，为南极地区生物资源的利用、生态系统变化趋势的预测提供了科学指导，为我们保护南极生态系统的生物多样性与功能提供了理论依据。

Impacts of microplastic ingestion on fish communities in Haizhou Bay, China

张来  扬州大学

摘要：Microplastics are pervasive throughout aquatic ecological communities. While their negative impacts on the life history traits of aquatic species are well studied, the effects on community dynamics remain elusive. Consequently, community-level assessments of microplastic effects on marine food webs are largely lacking, creating significant knowledge gaps regarding marine ecosystem structure and dynamics in the context of microplastic contamination. Here we expand a multispecies size-spectrum model by incorporating microplastic impacts on individual life-history traits, ultimately allowing us to study microplastic-mediated structural and functional changes in fish communities. As expected, microplastic ingestion may drive species extinction, but the microplastic-to-food ratio threshold for extinction is species-specific, and not necessarily correlated with species’ asymptotic weights. Interestingly, species responses to microplastics also propagate through the community as ingestion triggers both bottom-up and top-down effects on community dynamics. Which specific type of cascading effect is dominating depends on which species is ingesting microplastics as well as its trophic role in the community. Generally, low-trophic-level species ingesting microplastics can exert large detrimental effects on community biomass. Thus, this study highlights the necessity for a comprehensive risk assessment of species-specific responses to microplastic contamination as well as an understanding of individual species’ role in their communities. 

生态系统的平衡点与稳定性研究——以森林径级结构和全球碳循环为例

周建  清华大学

摘要：自然平衡概念是古代西方重要的哲学和科学思想之一。在生态学研究中，这一思想被许多学者不加批判地接受，并融入到许多描述生态系统乃至地质系统过程的数学模型中。这些模型通常基于这样一种假设：生物种群大小、群落结构或生态系统状态具有内在的平衡趋向，或认为地表物质循环必须在地质时间尺度上保持通量平衡。这种自然平衡概念和相关的平衡态模型在许多情况下缺乏严格论证。本研究以森林径级结构和全球碳循环为例，利用相关过程的动力学模型，尝试探讨了森林径级结构动态的稳定性判断标准及其平衡分布和动态模式随气候梯度的变化规律，分析了大气二氧化碳浓度的平衡点与稳定性及其可能存在的稳态转换。研究发现，①在总环境资源限制条件下，森林径级结构的本征动态取决于径级转换过程中生长占据的资源和死亡腾出的资源之比，并可出现收敛、周期和发散震荡三种模式。②在一个封闭的碳循环系统内，大气二氧化碳浓度的平衡点与稳定性主要由生物过程主导。生物光合和呼吸与温度和二氧化碳浓度之间的反馈可以产生大气二氧化碳浓度的双稳态模式。这些结果在生态系统乃至全球碳循环系统层面上说明了自然平衡概念的不可靠性，不能被先验地用作相关过程研究的基础。

生境量调节了生物多样性对破碎化的响应

张贺林  江西师范大学

摘要：人类活动导致的生境破坏引发了生境的损失与破碎化，这两者在景观层面上相互作用，共同塑造了生物多样性的变化格局。尽管生境损失的负面影响已广为人知，但关于生境破碎化本身对生物多样性的影响，长期以来一直存在争议。本研究表明，生境损失的总量是调节生境破碎化与生物多样性之间关系的重要因素。通过运用一个基于定殖-竞争（Colonization - Competition，简称C-C）权衡的集合群落模型，我们发现生境损失的程度能够导致生物多样性对生境破碎化呈现出单峰响应模式。具体来说，在生境损失程度较低时，生境破碎化通过抑制具有竞争优势的物种，促进了物种的共存；而在生境损失程度较高时，生境破碎化会形成大量小而孤立的斑块，从而加剧了优势竞争物种的灭绝风险。尽管C-C权衡并非维持生物多样性的唯一机制，但生境损失对生境破碎化效应的调节作用在生态学上可能具有普遍性。对全球范围内碎片化动物和植物集合群落数据集的重新分析，其结果呈现出一种支持上述假设的总体模式，这为解决关于生境破碎化正负效应相对重要性的争议提供了新的思路。