Metacommunity Dynamics: Integrating Local Dynamics, Stochasticity, and Connectivity

元社区动态:整合局部动态、随机性和连通性

基本信息

  • 批准号:
    1817124
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 29.07万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-06-15 至 2023-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This project will develop a novel mathematical approach for describing the dynamics of ecological communities at large spatial scales, a description of dynamics called metacommunities. From a mathematical standpoint, the project will start with relatively simple descriptions of interactions among species, such as competition and predation, at small spatial scales, coupled with descriptions of connectivity, the way species move between locations. The mathematical descriptions will then be expanded to include more detailed and realistic descriptions of interactions among species and underlying environmental changes. The models will be analyzed to determine both long-term behavior and dynamics. The mathematical models will then be used to answer important ecological questions focused on how changes in habitat quality and availability and connectivity between different habitats will affect the composition and dynamics of these metacommunities. This, in turn, will provide information about how human activities that affect habitats and connectivity will affect species composition and dynamics and can provide guidance for both conservation and restoration efforts. The mathematical models of metacommunities used will be primarily phrased in discrete time with a time step of one year, both to reflect dynamics in seasonal environments and how data is gathered. The simplest models will focus only on species presence or absence and will be difference equations, so a relatively complete analytical treatment will be possible. Equilibria and their stability can be calculated. The more complex descriptions will all be phrased as integro-difference equations where time is discrete, but the state space is continuous. The underlying dependent variables will be density functions for the abundance of the species under consideration, and the kernels in the integro-difference equations will describe the underlying ecological dynamics. Initial analyses will be numerical with the expectation that analytic treatment of conditions for persistence and coexistence will be possible, building on recent mathematical work on integro-difference equations. To treat changing conditions through time, the kernels will be modified to include explicit time dependence. The mathematical analyses will then be used to answer the underlying ecological questions.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该项目将开发一种新的数学方法,用于描述大空间尺度上生态群落的动态,这种动态描述称为亚稳态。 从数学的角度来看,该项目将从相对简单的描述物种之间的相互作用开始,例如在小空间尺度上的竞争和捕食,再加上对连通性的描述,即物种在不同地点之间移动的方式。 然后,数学描述将扩展到包括物种之间的相互作用和潜在的环境变化的更详细和现实的描述。 将对模型进行分析,以确定长期行为和动态。 然后,数学模型将被用来回答重要的生态问题,重点是如何改变栖息地的质量和可用性和不同的栖息地之间的连接将影响这些metacompatibility的组成和动态。 反过来,这将提供有关影响生境和连通性的人类活动如何影响物种组成和动态的信息,并可为保护和恢复工作提供指导。 所使用的多密度数学模型将主要以一年为一个时间步长的离散时间来表述,以反映季节性环境中的动态以及数据的收集方式。最简单的模型将只关注物种的存在或不存在,并且将是差分方程,因此相对完整的分析处理将是可能的。可以计算平衡及其稳定性。更复杂的描述都将被表述为积分差分方程,其中时间是离散的,但状态空间是连续的。 潜在的因变量将是所考虑的物种丰度的密度函数,积分差分方程中的内核将描述潜在的生态动态。 最初的分析将是数值的期望,分析处理的条件,持久性和共存将是可能的,建立在最近的数学工作的积分差分方程。 为了处理随时间变化的条件,内核将被修改为包括显式的时间依赖性。 该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Sea-level rise can reverse the conditions that promote the spread of ecosystem engineers
  • DOI:
    10.1007/s12080-022-00548-8
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    R. Decker;A. Hastings
  • 通讯作者:
    R. Decker;A. Hastings
Catastrophes, connectivity and Allee effects in the design of marine reserve networks
海洋保护区网络设计中的灾难、连通性和阿利效应
  • DOI:
    10.1111/oik.07770
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    White, Easton R.;Baskett, Marissa L.;Hastings, Alan
  • 通讯作者:
    Hastings, Alan
The role of between-patch dynamics in a metapopulation: a discrete-time modelling approach
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
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Marculis, Nathan G.;Arroyo-Esquivel, Jorge;Hastings, Alan
  • 通讯作者:
    Hastings, Alan
Simple discrete-time metapopulation models of patch occupancy.
斑块占用的简单离散时间集合种群模型。
  • DOI:
    10.1111/oik.07716
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Marculis, N.;Hastings, A.
  • 通讯作者:
    Hastings, A.
The effect of colonization dynamics in competition for space in metacommunities
殖民动态对元社区空间竞争的影响
  • DOI:
    10.1007/s12080-021-00515-9
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Arroyo-Esquivel, Jorge;Marculis, Nathan G.;Hastings, Alan
  • 通讯作者:
    Hastings, Alan
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  • DOI:
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    2023
  • 资助金额:
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  • 资助金额:
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