生物博弈的空間效應(yīng)：生境破壞、破碎以及空間尺度對(duì)進(jìn)化動(dòng)態(tài)的影響.pdf

1、進(jìn)化博弈論是當(dāng)今進(jìn)化生態(tài)學(xué)研究中的前沿?zé)狳c(diǎn)。本論文選題于該領(lǐng)域近幾年發(fā)展起來的新焦點(diǎn)，即空間結(jié)構(gòu)種群的博弈。首先詳細(xì)討論了進(jìn)化博弈的概念、理論、模型、以及它在進(jìn)化生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用；然后基于囚徒困境博弈研究了不同類型生境破壞引起的空間異質(zhì)性是怎樣影響利他行為進(jìn)化的，當(dāng)物種面臨外部環(huán)境壓力和生態(tài)挑戰(zhàn)時(shí)個(gè)體的行為策略又是怎樣影響了種群的長期續(xù)存;最后建立了石頭剪子布博弈關(guān)系的Levins型集合種群模型和概率轉(zhuǎn)移模型，通過它們研究了個(gè)體之間相互作

2、用的空間尺度對(duì)博弈動(dòng)態(tài)和群落穩(wěn)定性的影響。研究結(jié)果表明：(1)均勻混合的種群總是排斥了利他行為，局限于空間上局部相互作用的種群結(jié)構(gòu)是利他行為進(jìn)化的關(guān)鍵所在；(2)盡管優(yōu)越的外部環(huán)境有利于種群的發(fā)展，但卻抑制了利他行為的進(jìn)化，相反，適當(dāng)?shù)沫h(huán)境壓力可以促進(jìn)利他行為的空間入侵和維持；(3)利他行為的進(jìn)化可以在種群水平上產(chǎn)生積極的效應(yīng)，種群滅絕前總是經(jīng)歷了純利他的狀態(tài)，相互利他的利益能夠補(bǔ)償環(huán)境惡化帶來的不利，從而有利于種群的長期續(xù)存；(4)不

3、但生境斑塊散失的數(shù)量影響了種群的長期續(xù)存和利他行為的進(jìn)化，而且不同類型生境斑塊的空間分布格局也會(huì)對(duì)它們產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響，散失斑塊的聚集度較低時(shí)，在一定范圍內(nèi)生境斑塊的散失反而會(huì)引起種群密度的增加；(5)模型還揭示了種群的一種自調(diào)節(jié)現(xiàn)象，當(dāng)外部環(huán)境惡化時(shí)，種群可以通過自然選擇自動(dòng)地調(diào)節(jié)利他和自私兩種行為策略的相對(duì)頻率，使種群的大小保持不變，這種現(xiàn)象再次說明利他行為的進(jìn)化具有種群水平上的積極意義；(6)利他行為對(duì)自私種群入侵條件的分析還發(fā)現(xiàn)了

4、類似于親緣選擇理論中Hamilton法則的入侵條件，相似的條件在空間粘性種群的研究中和非空間重復(fù)囚徒困境的研究中都有發(fā)現(xiàn)，這一切暗示了利他行為進(jìn)化的各種機(jī)理之間的必然聯(lián)系；(7)石頭剪子布環(huán)狀競(jìng)爭(zhēng)的Levins型集合種群模型表現(xiàn)出了阻尼振蕩、周期性波動(dòng)和階段性平衡的動(dòng)態(tài)行為，具體的動(dòng)態(tài)由三物種侵占和滅絕的相對(duì)強(qiáng)度來決定；(8)階段性平衡動(dòng)態(tài)表現(xiàn)為優(yōu)勢(shì)種的輪流替換，而且在優(yōu)勢(shì)態(tài)停留的時(shí)間也隨替換的進(jìn)行指數(shù)地增加；(9)在局部擴(kuò)散的條件下，

5、基于概率轉(zhuǎn)移模型的計(jì)算機(jī)模擬，在一維空間上的時(shí)空演化動(dòng)態(tài)表現(xiàn)為“波紋”狀的分布模式，在二維空間上這種石頭剪子布的環(huán)狀追逐呈現(xiàn)出“水花”狀的空間結(jié)構(gòu)模式;(10)空間自組織模式的形成可以顯著地穩(wěn)定環(huán)狀競(jìng)爭(zhēng)引起的集合種群振蕩，有利于提高物種的共存；(11)擴(kuò)散的空間尺度復(fù)雜地影響了石頭剪子布集合種群的時(shí)空動(dòng)態(tài)行為和穩(wěn)定性，隨著擴(kuò)散距離的增加，自組織的空間結(jié)構(gòu)逐漸變得模糊甚至消失，集合種群的振蕩加強(qiáng)，尤其是對(duì)于那些在均勻場(chǎng)假設(shè)下引起不穩(wěn)定振蕩