The role of between-patch dynamics in a metapopulation: a discrete-time modelling approach
The role of between-patch dynamics in a metapopulation: a discrete-time modelling approach
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斑块间动态在集合种群中的作用：离散时间建模方法
DOI：
10.1007/s12080-020-00486-3
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发表时间：
2021
影响因子：
1.6
通讯作者：
Hastings, Alan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Marculis, Nathan G.;Arroyo-Esquivel, Jorge;Hastings, Alan
我们提出了一个由时间上离散的种群规模构成的单物种集合种群模型。我们模型的新颖表述允许明确结合局部、空间、动力学和扩散过程的新细节。为了研究模型中斑块间动态的影响，我们构建了各种函数来描述密度相关的扩散、再殖民和斑块间随机性。由于模型的复杂性，采用数值模拟来获得集合种群的分布。此外，我们可以使用我们的模型来预测斑块占用的比例、预期斑块密度以及斑块密度的方差。我们的结果提供了对每个过程对集合种群分布的影响的深入了解。特别是，我们的研究结果强调了明确建模这些过程的好处。我们根据想要形成平均大小斑块的个体考虑了两种依赖于密度的扩散策略，并说明了集合种群分布的差异。对于空的合适斑块的重新殖民，我们研究了两种简单的重新分配策略，建模为连续均匀分布或拉普拉斯分布。补丁间随机性是使用重新分布内核进行建模的，其中我们同时考虑了细尾内核和厚尾内核。我们发现，密度依赖性扩散的形式对集合种群的分布具有重大影响，而重新定殖是集合种群持续存在的关键过程。此外，斑块间随机性的较胖尾部可以减少占用斑块的比例，并增加预期斑块密度和斑块密度的方差。
We present a single-species metapopulation model structured by population size that is discrete in time. The novel formulation of our model allows for explicit incorporation of both the local, in space, dynamics and new details of the dispersal process. To study the impact of between-patch dynamics in the model, we construct various functions to describe density-dependent dispersal, recolonization, and between-patch stochasticity. Due to the complexity of the model, numerical simulations are used to obtain the distribution of the metapopulation. Moreover, we can use our model to predict the proportion of patches occupied, expected patch density, and variance in patch density. Our results provide insight into the influence that each of these processes play in the distribution of the metapopulation. In particular, our findings emphasize the benefit of explicitly modelling these processes. We consider two density-dependent dispersal strategies based upon individuals wanting to form average-sized patches and illustrate the differences in the metapopulation distributions. For recolonization of empty suitable patches, we look at two simplistic redistribution strategies modeled as either a continuous uniform or Laplace distribution. The between-patch stochasticity is modelled using redistribution kernels where we consider both thin-tailed and fat-tailed kernels. We find that the form of density-dependent dispersal has a major influence on the distribution of the metapopulation while recolonization is a key process for metapopulation persistence. In addition, fatter tails for the between-patch stochasticity can decrease the proportion of occupied patches and increase the expected patch density and variance in patch density.
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