Ekolohiya, ebolusyon at asal ng hayop

Pangangalap ng pagkain ng kolonya ng langgam

Mga indibidwal na langgam na naglalagay at sumusunod sa mga pheromone trail, na walang lider at walang mapa.

Tanong na sinasagot nito: Paano nakakahanap ang isang kolonya ng pinakamaikling daan patungo sa pagkain kahit walang langgam na nakakaalam ng daan?

Hindi kasama: Gumagamit din ng paningin, tunog at panlasa ang mga tunay na langgam, na hindi pinapansin ng karamihan ng trail model.

Tumatakbo sa: mga 10¹¹ FLOPS magaspang isang desktop workstation na nagsi-simulate ng libu-libong langgam na naghahanap ng pagkainMula: 1990 Ang modelo nina Deneubourg at mga kasamahan sa pagbuo ng bakas ng Argentine na langgam

Patakbuhin ang interactive na modelo

Mga kolonya ng pukyutan

Mga forager, nars at scout na nagbabahagi ng trabaho, at mga kawan na pumipili ng bagong tahanan sa pamamagitan ng uri ng pagboto.

Tanong na sinasagot nito: Paano pinipili ng isang kawan ang pinakamainam na pugad nang walang lider?

Hindi kasama: Ipinapalagay na sumusunod ang mga bubuyog sa mga nakapirming simpleng tuntunin, bagaman nag-iiba at nagkakamali ang totoong bubuyog.

Tumatakbo sa: mga 10¹¹ FLOPS magaspang isang desktop workstation na nagsi-simulate ng pagpili ng pugad ng isang kawanMula: 2003 Modelo nina Passino at Seeley ng pagpili ng pugad ng pukyutan

Pagkakawan at pagkukumpol ng isda

Bawat ibon o isda ay lumiliko at kumikilos ayon sa tatlong lokal na tuntunin: paghihiwalay, pag-align sa mga kapitbahay, at pagkakadikit.

Tanong na sinasagot nito: Paano sabay-sabay na lumiliko na parang iisa ang libu-libong hayop?

Hindi kasama: Tumutugon ang mga tunay na kawan sa mga maninila at lupain na hindi isinasama ng tatlong simpleng tuntunin.

Tumatakbo sa: mga 10¹³ FLOPS magaspang isang gaming GPU na nagsi-simulate ng libu-libong nagmamanehong ahenteMula: 1987 Ang boids model ni Craig Reynolds sa pagkakawan

Patakbuhin ang interactive na modelo

Pagtatayo ng punso ng anay

Mga anay na naghuhulog at naglilipat ng mga butil ng lupa, at ang hangin na dumadaloy sa istrukturang itinatayo nila.

Tanong na sinasagot nito: Paano nakagagawa ng may bentilasyong tore ang mga insektong maliliit ang utak?

Hindi kasama: Nakasalalay ang tunay na kilos ng anay sa mga kemikal at istrukturang pahiwatig na bahagya lang nakukuha.

Tumatakbo sa: mga 10¹² FLOPS magaspang isang university cluster na nagsi-simulate ng mga anay na naghuhulog ng pellet at daloy ng hanginMula: 1999 Ang mga stigmergic na modelo nina Bonabeau at Theraulaz sa pagtatayo ng anay

Pagsasama-sama ng slime mould

Mga malayang nabubuhay na amoeba na naglalabas at sumusunod sa kemikal na signal para magsama-samang dumaloy tungo sa iisang katawang parang slug kapag naubos ang pagkain.

Tanong na sinasagot nito: Paano nagkakasundo ang mga independiyenteng selula na walang sistemang nerbiyos na maging iisang katawan?

Hindi kasama: Mas malinis nang husto ang kondisyon sa laboratoryo kaysa sa lupang tinitirhan ng tunay na organismo.

Tumatakbo sa: mga 10¹² FLOPS magaspang isang desktop workstation na nagpapatakbo ng chemotaxis aggregation modelMula: 1970 Modelo nina Keller at Segel ng chemotactic na pagkukumpol ng slime mould

Bacterial swarming at quorum sensing

Milyun-milyong bakterya na nagdarama sa kemikal na signal ng isa't isa para sama-samang lumipat sa iisang kilos, tulad ng pagkalat sa ibabaw o pagliliwanag.

Tanong na sinasagot nito: Paano nalalaman ng isang populasyon ng bakterya kung sapat na ang bilang nito para kumilos nang magkakasama?

Hindi kasama: Mas pare-pareho ang kilos ng mga lab strain na pinalaki sa dish kaysa sa tunay na halo-halong komunidad ng mikrobyo.

Tumatakbo sa: mga 10¹² FLOPS magaspang isang desktop workstation na nagpapatakbo ng agent-based na modelo ng kolonyaMula: 1994 mga maagang simulation ng quorum-sensing circuit na nag-uugnay ng kilos ng bakterya

Mga martsang banda ng balang

Nakikipag-align ang mga indibidwal na insekto sa mga kapitbahay sa mataas na densidad, at nagsisimulang magmartsa nang magkakasama ang mga banda sa iisang direksiyon.

Tanong na sinasagot nito: Sa anong densidad lumilipat ang mga balang mula sa random na paggala tungo sa pagmamartsa?

Hindi kasama: Hindi kasama ang istruktura ng tirahan at pagkain, at may paglipad sa mga totoong kawan.

Tumatakbo sa: mga 10⁷ FLOPS magaspang self-propelled particle simulation sa isang workstation.Mula: 2006 Buhl at mga kasamahan, mula sa kaguluhan tungo sa kaayusan sa mga nagmamartsang balang. pinagmulan

Galaw at paghahanap ng pagkain

Mga hayop na naghahanap ng pagkain sa isang tanawin, imodelo bilang mga random walk at tuntunin sa pagpapasya.

Tanong na sinasagot nito: Mahusay ba ang paghahanap ng hayop na ito, at ano ang alam nito kung nasaan ang pagkain?

Hindi kasama: Hindi napatutunayan ng pag-fit sa estadistika ng paglalakad kung ano talaga ang dinadama ng hayop.

Tumatakbo sa: mga 10¹¹ FLOPS magaspang isang desktop workstation na nagfi-fit ng random-walk na foraging modelMula: 1996 Ang Levy flight na modelo nina Viswanathan at mga kasamahan ng paghahanap-pagkain ng albatross

Migrasyon at nabigasyon

Mga ibon, pagong o balyena na naglalakbay ng libu-libong kilometro gamit ang araw, bituin, amoy o magnetic field.

Tanong na sinasagot nito: Anong mga pahiwatig ang makapagdadala sa ibong unang-taon sa tamang kontinente?

Hindi kasama: Pinagtatalunan pa rin kung anong mga pahiwatig ang pinagbabatayan ng mga tunay na hayop, at kung paano nila pinagsasama ang mga ito.

Tumatakbo sa: mga 10¹¹ FLOPS magaspang isang desktop workstation na nagsi-simulate ng pag-navigate ng ibon batay sa mga pahiwatigMula: 1996 mga maagang simulation ng paggamit ng magnetic at celestial na pahiwatig sa pag-navigate ng ibon

Paggalaw ng mga hayop

Paglangoy ng isda, paglipad ng insekto at pagtakbo ng hayop, na may tubig o lupang tumutulak pabalik.

Tanong na sinasagot nito: Paano lumilipad ang isang bumblebee, at bakit lumalangoy nang naka-pormasyon ang mga isda?

Hindi kasama: Nakakaligtaan ng pinasimpleng hugis ng pakpak at katawan ang mga detalyeng ibinibigay ng ibabaw ng tunay na hayop.

Tumatakbo sa: mga 10¹⁴ FLOPS magaspang isang university cluster na nagpapatakbo ng simulation ng lipad o paglangoy ng katawan sa likidoMula: 1994 mga maagang fluid dynamics na modelo ng lipad ng insekto

Ebolusyon ng kilos

Mga estratehiya tulad ng lumaban, magbahagi o mandaya, na pinaglalaban sa isa't isa sa loob ng maraming henerasyon.

Tanong na sinasagot nito: Bakit tutulong ang isang hayop sa kapitbahay na hindi nito kamag-anak?

Hindi kasama: Galing ang mga estratehiya sa menu na pinili ng modeler, hindi sa buong saklaw ng kilos.

Tumatakbo sa: mga 10¹¹ FLOPS magaspang isang desktop workstation na nagpapatakbo ng evolutionary game tournamentMula: 1981 Ang na-simulate na ebolusyon ng mga estratehiya sa kooperasyon nina Axelrod at Hamilton

Mga modelo ng awit ng ibon at vocal learning

Ang circuit sa utak ng batang ibon para kopyahin ang awit ng isang tagapagturo, imodelo bilang sensorimotor loop na naghahambing sa sarili nitong paghuni-huni sa isang naisaulong template.

Tanong na sinasagot nito: Paano nagiging tumpak na kopya ng awit ng nasa hustong gulang na ibon ang pag-iingay ng isang batang ibon?

Hindi kasama: Hindi malinaw na naiaangkop ang mga modelong ginawa para ipaliwanag ang mga ibong umaawit sa pagboses ng ibang hayop.

Tumatakbo sa: mga 10¹² FLOPS magaspang isang desktop workstation na nagsasanay ng sensorimotor learning modelMula: 2002 mga maagang computational na modelo ng pagkatuto ng awit sa zebra finch

Dynamic energy budget modelling

Ang buong energy budget ng isang hayop na sinusundan sa buong buhay nito: kung ano ang kinakain nito, at kung paano ito nahahati sa pagpapanatiling buhay, paglaki at pagpaparami.

Tanong na sinasagot nito: Paano lalaki at magpaparami ang hayop na ito sa ilalim ng isang takdang suplay ng pagkain at temperatura?

Hindi kasama: Hindi nakukuha ng maliit na hanay ng mga unibersal na parameter ang mga partikular na katangian ng bawat uri ng nilalang.

Tumatakbo sa: mga 10¹⁰ FLOPS magaspang isang desktop workstation na lumulutas ng maliit na hanay ng mga equation ng daloy ng enerhiyaMula: 1986 Dynamic energy budget theory ni Kooijman para sa mga indibidwal na organismo

Dynamics ng predator–prey

Mga bilang ng mangangaso at hinahabol na tumataas at bumababa sa magkakaugnay na siklo, ang mga ekwasyong Lotka–Volterra at ang mga hinango rito.

Tanong na sinasagot nito: Bakit paikot na nag-o-oscillate ang populasyon ng lynx at liyebre?

Hindi kasama: May istruktura ng edad, espasyo at maraming biktima ang mga tunay na populasyon na hindi pinapansin ng modelo.

Tumatakbo sa: mga 10⁹ FLOPS magaspang isang laptop na lumulutas ng mga equation ng Lotka-VolterraMula: 1925 Mga ekwasyong predator-prey nina Lotka at Volterra

Patakbuhin ang interactive na modelo

Mga food web

Sino ang kumakain kanino sa buong ecosystem, at kung paano gumagalaw ang enerhiya rito.

Tanong na sinasagot nito: Ano ang mangyayari sa iba pang bahagi ng sistema kung mawala ang isang espesye?

Hindi kasama: Mas mahirap sukatin ang mga tunay na ugnayan ng pagkain kaysa sa ipinapalagay ng mga network ng modelo.

Tumatakbo sa: mga 10¹⁰ FLOPS magaspang isang desktop workstation na sumusuri sa katatagan ng isang modelong food webMula: 1972 Stability analysis ni Robert May ng mga modelong food web

Dinamika ng kagubatan

Mga indibidwal na punong tumutubo, nag-uunahan para sa liwanag at namamatay sa loob ng mga siglo.

Tanong na sinasagot nito: Ano ang magiging hitsura ng gubat na ito sa loob ng dalawandaang taon?

Hindi kasama: Mahirap pa ring i-calibrate kung paano tutugon ang isang uri ng puno sa nagbabagong klima.

Tumatakbo sa: mga 10¹³ FLOPS magaspang isang university cluster na sumusubaybay sa mga indibidwal na puno sa loob ng mga sigloMula: 1970 Ang JABOWA gap model nina Botkin, Janak at Wallis sa paghalili ng kagubatan

Pamamahala ng pangisdaan at wildlife

Mga stock ng isda o hayop sa ilalim ng pag-ani, na may pagsilang, paglaki at kawalang-katiyakan.

Tanong na sinasagot nito: Ilan ang mahuhuli bawat taon nang hindi bumabagsak ang populasyon?

Hindi kasama: Nakadepende ang mga stock assessment sa datos ng huli na maaaring hindi kumpleto o mali ang ulat.

Tumatakbo sa: mga 10¹¹ FLOPS magaspang isang desktop workstation na nagpapatakbo ng stock assessment modelMula: 1957 Ang dinamikong modelo nina Beverton at Holt ng mga populasyon ng isdang pinangingisdaan

Saklaw ng mga espesye

Kung saan maaaring mabuhay ang mga espesye, at kung paano lumilipat ang saklaw nila habang nagbabago ang klima.

Tanong na sinasagot nito: Saan makakaligtas ang espesyeng ito sa loob ng limampung taon?

Hindi kasama: Ipinapalagay na klima ang pangunahing hangganan ng saklaw, kaya binabawasan ang halaga ng kompetisyon at pagkalat.

Tumatakbo sa: mga 10¹¹ FLOPS magaspang isang desktop workstation na nagfi-fit ng bioclimatic na range modelMula: 1986 mga maagang bioclimatic envelope na modelo na humuhula ng distribusyon ng mga uri

Sakit ng mga hayop sa ilang

Impeksiyong gumagalaw sa mga populasyon ng hayop, at kung minsan ay tumatawid sa tao.

Tanong na sinasagot nito: Maaari bang burahin ng sakit na ito ang populasyon, at mapipigilan ba ito ng pain na bakuna?

Hindi kasama: Mahirap direktang obserbahan ang bilis ng kontak sa pagitan ng mga ligaw na hayop.

Tumatakbo sa: mga 10¹² FLOPS magaspang isang university cluster na nagsi-simulate ng pagkalat ng sakit sa isang ligaw na populasyonMula: 1991 mga maagang simulation model ng pagkalat ng rabies sa populasyon ng mga soro

Mga pangkalahatang modelo ng ekosistema

Isang mekanistikong modelo kung saan ang bawat uri ng organismo, mula plankton hanggang malalaking hayop, ay kumakain, lumalaki, nagpaparami at kumakalat ayon sa magkakaparehong tuntunin sa buong mundo.

Tanong na sinasagot nito: Lilitaw ba ang mga pandaigdigang pattern ng istruktura ng ekosistema mula sa mga tuntunin para sa mga indibidwal na organismo?

Hindi kasama: Hindi sinusubaybayan ang mga indibidwal na uri, tanging mga functional na grupo lamang.

Tumatakbo sa: mga 10¹⁴ FLOPS magaspang Mga pandaigdigang takbo na batay sa cohort para sa maraming na-simulate na taonMula: 2014 Emergent global patterns of ecosystem structure and function from a mechanistic general ecosystem model (2014) pinagmulan

Dynamics ng metapopulation

Ang isang uri ay nabubuhay sa maraming patse ng tirahan sa isang tanawin, nawawala sa ilan at muling nananahan sa iba, at tinatanong ng modelo kung nananatili ba ang kabuuan.

Tanong na sinasagot nito: Makakaligtas ba ang isang espesye sa pira-pirasong tanawin?

Hindi kasama: Kinakatawan ang pagkalat ng simpleng kernel at pinananatiling nakapirmi ang lokal na kalidad ng tirahan.

Tumatakbo sa: mga 10⁸ FLOPS magaspang patch occupancy simulation sa isang laptop.Mula: 1994 Hanski, a practical model of metapopulation dynamics. pinagmulan

Mga ekolohikal na modelong batay sa indibidwal

Bawat halaman o hayop ay kinakatawan nang hiwalay na may sariling estado, kaya ang mga pattern ng populasyon ay lumilitaw mula sa maraming indibidwal na buhay.

Tanong na sinasagot nito: Anong mga padron ng populasyon ang lumilitaw sa interaksyon ng mga indibidwal?

Hindi kasama: Mahirap sukatin ang mga parameter ng bawat indibidwal at mahirap ang pagpapatunay.

Tumatakbo sa: mga 10⁹ FLOPS magaspang indibidwal na simulation ng isang tanawin sa isang workstation.Mula: 1988 Huston, DeAngelis and Post, new computer models unify ecological theory. pinagmulan

Mga modelo ng katatagan ng coral reef

Nagkukumpitensya sa bahura ang mga coral, algae at isdang kumakain sa pamamagitan ng paglaki, pagkain at gambala, at tinatanong ng modelo kung maaaring bumaligtad ang bahura mula coral tungo sa algae.

Tanong na sinasagot nito: Gaano karaming pagkain ng algae ng mga isda ang pumipigil sa bahura na mauwi sa algae?

Hindi kasama: Sa pinasimpleng paraan minomodelo ang suplay ng larva at ang epekto ng pag-init.

Tumatakbo sa: mga 10⁸ FLOPS magaspang mga spatial na simulasyon ng bahura sa isang workstation.Mula: 2007 Mumby, Hastings and Edwards, thresholds and the resilience of Caribbean coral reefs. pinagmulan

Spatial na host-parasitoid at pest lattice

Nabubuhay sa isang grid ang mga host at parasitoid na may lokal na paggalaw, at lumilitaw ang masalimuot na spiral at magulong padron na nagpapatatag sa mga interaksiyong hindi sana matatag.

Tanong na sinasagot nito: Maaari bang tulutan ng espasyo ang mga maninila at biktima na magsamang mabuhay kahit hindi nila ito magagawa kung wala ito?

Hindi kasama: Hindi pare-parehong grid ang mga tunay na tanawin.

Tumatakbo sa: mga 10⁶ FLOPS magaspang mga coupled-map lattice sa isang laptop.Mula: 1991 Hassell, Comins and May, spatial structure and chaos in insect population dynamics. pinagmulan

Pagsusuri ng estratehiya sa pamamahala ng pangisdaan

Isang na-simulate na stock ng isda at ang pangisdaan nito ang pinatatakbo sa iba't ibang tuntunin sa pag-ani, na may maingay na datos at kawalang-katiyakang ibinabalik sa bawat tuntunin, para makahanap ng mga tuntuning gumagana sa kabila ng pagkakamali.

Tanong na sinasagot nito: Anong tuntunin ng ani ang nagpapanatiling malusog sa isang stock kapag hindi natin alam ang laki nito?

Hindi kasama: Nakasalalay ang mga operating model sa mga palagay tungkol sa biyolohiya ng stock at mga mangingisda na maaaring mali.

Tumatakbo sa: mga 10⁹ FLOPS magaspang libu-libong simulate na projection ng pamamahala sa isang cluster.Mula: 1999 Butterworth at Punt, mga karanasan sa pagsusuri at pagpapatupad ng mga pamamaraan sa pamamahala. pinagmulan

Mga modelo ng ecosystem na trophic mass-balance

Ang isang marine food web ay inilalarawan bilang balanseng daloy ng biomass sa pagitan ng mga grupo, saka pinapatakbo sa paglipas ng panahon para makita ang epekto ng pangingisda o ng pagbabago sa mga maninila.

Tanong na sinasagot nito: Ano ang mangyayari sa buong ecosystem kapag lalong hinuhuli ang isang espesye?

Hindi kasama: Pinagsasama-sama ang mga grupo at kulang-kulang ang datos ng diyeta.

Tumatakbo sa: mga 10⁷ FLOPS magaspang mga takbo ng balanse at time-dynamic sa isang laptop.Mula: 1997 Walters, Christensen at Pauly, pagbuo ng mga dinamikong modelo ng mga ecosystem na pinagkukunan ng yaman mula sa trophic mass-balance na pagtatasa. pinagmulan

Mga modelo ng ekosistema ng plankton

Magkakaugnay ang mga sustansiya, phytoplankton, zooplankton at detritus sa ibabaw ng karagatan sa pamamagitan ng paglago, grazing at paglubog.

Tanong na sinasagot nito: Paano tumutugon ang produksiyon ng plankton sa liwanag, sustansiya at paghahalo?

Hindi kasama: Pinagsasama-sama sa iilang grupo ang maraming uri at nag-iiba ang mga parameter sa bawat rehiyon.

Tumatakbo sa: mga 10¹⁰ FLOPS magaspang nakakabit sa mga ocean circulation model sa isang cluster.Mula: 1990 Fasham, Ducklow at McKelvie, isang nitrogen-based na modelo ng dinamika ng plankton sa mixed layer ng karagatan. pinagmulan

Mga modelo ng eutrophication ng lawa

Minomodelo ang mga sustansiya, algae, halaman at isda sa mababaw na lawa para alamin kung kailan nagiging maputik ang malinaw na tubig at paano ito maibabalik.

Tanong na sinasagot nito: Gaano karaming sustansiya ang kayang tanggapin ng isang lawa bago ito maputik, at mababaligtad ba ito ng restorasyon?

Hindi kasama: Bawat lawa ay nangangailangan ng sariling calibration at hindi tiyak ang dinamika ng banlik.

Tumatakbo sa: mga 10⁷ FLOPS magaspang ordinary differential equation sa isang laptop.Mula: 1995 Janse and Van Liere, PCLake, a modelling tool for evaluating lake restoration scenarios. pinagmulan

Pagkalat at koneksiyon ng larva sa dagat

Pinakakawalan ang mga virtual na larva mula sa mga bahura at dinadala ng minomodelong agos ng karagatan, na bumubuo ng mapa kung aling populasyon ang nagsusuplay sa alin.

Tanong na sinasagot nito: Aling mga bahura ang pinagmumulan ng larva ng aling iba pa, at gaano dapat kalaki ang protektadong lugar?

Hindi kasama: Hindi gaanong naoobserbahan ang kilos at pagkamatay ng larva.

Tumatakbo sa: mga 10¹² FLOPS magaspang particle tracking sa output ng ocean model sa isang cluster.Mula: 2006 Cowen at mga kasamahan, pag-scale ng koneksyon sa mga populasyong dagat. pinagmulan

Mga modelo ng kolonya ng pukyutan at tanawin

Ang brood, mga manggagawa at imbak ng isang buong kolonya ng bubuyog, sini-simulate araw-araw, na ang mga forager ay kumukuha mula sa mga bulaklak sa isang tanawin at humaharap sa mga mite, pestisidyo at panahon.

Tanong na sinasagot nito: Makakaligtas ba ang kolonyang ito sa taglamig sa tanawing ito?

Hindi kasama: Pinasimple ang suplay ng bulaklak sa tanawin at ang mga desisyon ng mga bubuyog, at magaspang lang na isinasama ang pagkabigo ng reyna at sakit.

Tumatakbo sa: mga 10⁹ FLOPS magaspang minuto bawat colony-year sa isang laptop.Mula: 2014 Ang BEEHAVE na modelo nina Becher at mga kasamahan sa dinamika at pangangalap ng pagkain ng kolonya ng pulot-pukyutan. pinagmulan

Serbisyo ng polinasyon sa mga tanawin

Minamapa ang mga pugad ng ligaw na bubuyog at yaman ng bulaklak sa buong tanawin, at binibigyan ng tantiya ang bawat bukid ng pananim ng mga pollinator na dumadalaw rito.

Tanong na sinasagot nito: Gaano karaming polinasyon ng pananim ang naibibigay ng nakapalibot na tirahan, at ano kapag inalis ito?

Hindi kasama: Pinaliit ang pangangalap ng pagkain ng mga bubuyog sa pagbaba ng distansya mula sa pugad, at mahinang gabay ang dami ng bubuyog sa aktuwal na ani.

Tumatakbo sa: mga 10⁸ FLOPS magaspang segundo hanggang minuto bawat rehiyon sa isang laptop.Mula: 2009 Modelo nina Lonsdorf at mga kasamahan ng mga serbisyo ng polinasyon sa mga agrikultural na tanawin. pinagmulan

Mga modelo ng pagkalat ng buto at pollen sa hangin

Mga buto at pollen na inilabas sa magulong hangin ay dinadala pababa ng hangin at bumabagsak nang random, na bumubuo ng distribusyon kung saan sila lumapag.

Tanong na sinasagot nito: Gaano kalayo naglalakbay ang mga buto ng halaman, at gaano kabilis itong makakalat?

Hindi kasama: Pinakamahalaga sa pagkalat ang mga bihirang mahabang talon pero pinakamahirap itong sukatin, kaya hindi gaanong alam ang buntot ng distribusyon.

Tumatakbo sa: mga 10⁸ FLOPS magaspang minuto sa isang laptop.Mula: 1989 Teoretikal na balangkas nina Okubo at Levin para sa pagsusuri ng datos ng pagkalat ng buto at pollen sa hangin. pinagmulan

Panandaliang ecological forecasting

Isang modelo ng ekosistema na pinatatakbo pasulong nang mga araw hanggang taon at ina-update sa tuwing dumarating ang mga bagong obserbasyon, gaya ng ginagawa sa pagtataya ng panahon.

Tanong na sinasagot nito: Mahuhulaan ba sa susunod na season ang kalagayan ng lawa, gubat o pangisdaan, na may tapat na error bar?

Hindi kasama: Kalat-kalat ang ekolohikal na datos kumpara sa datos ng panahon, at mas kaunti ang alam sa mga proseso, kaya madalas na bahagya lang nilalampasan ng mga pagtataya ang simpleng baseline.

Tumatakbo sa: mga 10¹² FLOPS magaspang mga ensemble ng libu-libong takbo na nire-refresh sa isang cluster.Mula: 2018 Ang balangkas nina Dietze at mga kasamahan para sa paulit-ulit na near-term na ekolohikal na pagtataya. pinagmulan

Mga size-spectrum na modelo ng ekosistema

Lahat ng organismo sa isang ekosistema na pinagpangkat ayon sa laki ng katawan, na ang enerhiya ay gumagalaw mula maliit tungo sa malaki habang kumakain at kinakain, at ang paglaki at pagkamatay ay itinatakda ng laki lamang.

Tanong na sinasagot nito: Paano binabago ng presyon ng pangingisda ang balanse ng maliliit at malalaking isda sa dagat?

Hindi kasama: Hindi pinapansin ang pagkakakilanlan ng espesye, kaya itinuturing na pareho ang mga maninila na magkasinlaki ngunit magkaiba ang kinakain.

Tumatakbo sa: mga 10⁹ FLOPS magaspang minuto hanggang oras sa isang workstation.Mula: 1978 Time-dependent na ekwasyon nina Silvert at Platt para sa daloy ng enerhiya sa pelagic na ekosistema ayon sa laki. pinagmulan

Mga neutral community model

Isang komunidad ng mga uri ng buhay na itinuturing na magkakapareho sa pagsilang, kamatayan at pagkalat, kung saan pagkakataon at migrasyon lamang ang nagpapasya kung alin ang karaniwan.

Tanong na sinasagot nito: Gaano karami sa padron ng dami ng mga uri ang hindi nangangailangan ng anumang pagkakaiba sa pagitan nila?

Hindi kasama: Malinaw na magkakaiba ang mga tunay na uri, kaya gumagana ang modelo bilang null baseline at hindi paglalarawan ng alinmang komunidad.

Tumatakbo sa: mga 10⁹ FLOPS magaspang minuto sa isang laptop.Mula: 1976 Ang neutral model analysis ni Caswell sa istruktura ng komunidad. pinagmulan

Genetika ng populasyon

Mga variant ng gene na naaanod, nagbabago at pinipili sa mga henerasyon.

Tanong na sinasagot nito: Gaano karami sa pagkakaiba na nakikita natin ang bunga ng tsansa, at gaano ang bunga ng seleksiyon?

Hindi kasama: Nilalabag ng mga tunay na populasyon ang mga pagpapasimpleng palagay ng random na pagpaparami at pirming laki.

Tumatakbo sa: mga 10¹² FLOPS magaspang isang university cluster na nagsi-simulate ng drift at seleksyon sa isang genomeMula: 1964 mga maagang computer simulation ng genetic drift sa ilalim ng neutral theory

Coalescent at phylogenetic na simulation

Mga puno ng pamilya ng mga gene o uri, sini-simulate paurong sa panahon para subukan ang mga paraan ng pagbasa ng totoong DNA.

Tanong na sinasagot nito: Maibabalik ba ng paraan ang totoong kasaysayan mula sa DNA?

Hindi kasama: Ipinapalagay ang simpleng kasaysayan ng populasyon; mas masalimuot ang totoong demograpiya.

Tumatakbo sa: mga 10¹¹ FLOPS magaspang isang desktop workstation na nagsi-simulate ng mga gene tree nang paurong sa panahonMula: 1983 Maagang software ng coalescent simulation ni Hudson para sa genetika ng populasyon

Pinagmulan ng buhay

Mga simpleng kemikal na bumubuo ng mga network na kumokopya sa sarili at naglalaban.

Tanong na sinasagot nito: Paano maaaring tumawid ang kimika sa hangganan tungo sa biyolohiya?

Hindi kasama: Wala pang simulation na nakagawa ng anumang maituturing na buhay.

Tumatakbo sa: mga 10¹² FLOPS magaspang isang desktop workstation na nagsi-simulate ng mga kemikal na network na kumokopya sa sariliMula: 1971 Ang mga hypercycle na modelo nina Eigen at Schuster ng kemikang kumokopya sa sarili

Coevolution ng host at parasito

Mga host na bumubuo ng depensa at mga parasitong nag-e-evolve ng paraan para lampasan ito. Tumutugon ang simulate na populasyon ng bawat henerasyon sa isa pa sa isang imodelong arms race na walang takdang mananalo.

Tanong na sinasagot nito: Umaabot ba sa ekwilibriyo ang paligsahan sa armas ng host at parasito, o nagpapatuloy ito nang walang katapusan na walang panig na nagkakaroon ng pangmatagalang kalamangan?

Hindi kasama: Kasabay na nag-e-coevolve ang tunay na host at parasito sa lahat ng iba pa sa kanilang kapaligiran.

Tumatakbo sa: mga 10¹¹ FLOPS magaspang isang desktop workstation na nagpapatakbo ng multi-generation na coevolution modelMula: 1990 mga maagang simulation na sumusubok sa Red Queen hypothesis ng coevolution

Mga modelo ng speciation at macroevolution

Mga lahing naghihiwalay, tumatagal at nawawala sa loob ng milyun-milyong simulate na taon, para subukin kung anong padron ng pagkakaiba-iba at hugis ng family tree ang mabubuo ng simpleng mga tuntunin.

Tanong na sinasagot nito: Posible bang nagmula sa simpleng pagsilang at pagkamatay ng mga lahi lamang ang pattern ng mga uring nakikita natin?

Hindi kasama: Kalat-kalat ang mga talaan ng fossil at genetics, kaya maraming magkakaibang tuntunin ang maaaring tumugma sa parehong pattern.

Tumatakbo sa: mga 10¹⁰ FLOPS magaspang isang desktop workstation na nagsi-simulate ng birth-death na branching processMula: 1969 mga maagang birth-death na modelo ng diversification na ginamit sa pag-aaral ng mga puno ng ebolusyon

Ebolusyon ng sexual selection at pagpili ng kapareha

Isang na-simulate na populasyon kung saan sabay na umuunlad ang isang palamuti at ang kagustuhan para rito, sinusubok kung kayang tumakbo nang labis hanggang sukdulan ang pagpili ng babae lamang.

Tanong na sinasagot nito: Maaari bang itulak ng pagpili ng kapareha lamang ang isang katangian sa labis at magastos na sukdulan?

Hindi kasama: Ipinapalagay na simpleng namamana ang kagustuhan at katangian, na mas simple kaysa sa karamihan ng totoong pagpili ng kapareha.

Tumatakbo sa: mga 10¹⁰ FLOPS magaspang isang desktop workstation na nagpapatakbo ng genetic model ng magkakaugnay na katangianMula: 1981 Population-genetic na modelo ni Lande ng runaway sexual selection

Adaptive dynamics ng coevolution

Isang katangiang umuunlad sa pamamagitan ng mga mutasyong maliit ang epekto na sinusubok laban sa kasalukuyang populasyon, na humahantong sa mga evolutionary stable na estado o paghahati sa mga sanga.

Tanong na sinasagot nito: Saan nagiging matatag ang ebolusyon, at kailan nahahati ang isang lahi?

Hindi kasama: Ipinapalagay ang bihirang mutasyon at simpleng espasyo ng katangian.

Tumatakbo sa: mga 10⁶ FLOPS magaspang pagsusuri at simulation sa isang laptop.Mula: 1996 Dieckmann at Law, ang dinamikong teorya ng coevolution na hinango mula sa mga stochastic na prosesong ekolohikal. pinagmulan

Mga modelo ng populasyon ng gene drive

Isang genetic element na mas mabilis kumalat kaysa sa karaniwang pagmamana ang inilalabas sa isang imodelong populasyon para itanong kung kaya nitong sugpuin o baguhin ang isang uri ng peste.

Tanong na sinasagot nito: Kakalat ba ang gene drive sa ligaw na populasyon, at mapipigilan ba ito ng resistensya?

Hindi kasama: Hindi gaanong alam bago ang pagpapakawala ang tunay na pagkalat at ebolusyon ng resistensiya.

Tumatakbo sa: mga 10⁸ FLOPS magaspang mga spatial na simulasyon ng populasyon na may henetika sa isang workstation.Mula: 2003 Burt, mga site-specific na selfish gene bilang kasangkapan sa kontrol at genetic engineering ng mga likas na populasyon. pinagmulan

Forward-time na genome simulation

Sinusundan ang bawat indibidwal at ang genome nito sa mga henerasyon, na may seleksyon, linkage at iba't ibang demograpiya, para makita kung paano nabubuo ang mga totoong pattern ng DNA.

Tanong na sinasagot nito: Ano ang iniiwan ng selection at kasaysayan ng populasyon sa mga genome ng isang espesye?

Hindi kasama: Binabawasan ang laki ng populasyon para maging posible ang takbo, na nagbabaluktot sa balanse ng seleksiyon at drift.

Tumatakbo sa: mga 10¹⁴ FLOPS magaspang mga araw sa isang cluster para sa malaking populasyon sa maraming henerasyon.Mula: 2013 Messer's SLiM, a forward-time simulator of evolution with selection and linkage. pinagmulan

Mga estratehiya sa paligsahan ng mga hayop

Nagkikita nang random ang mga indibidwal para paglabanan ang isang mapagkukunan, pumipili sila sa mga takdang estratehiya, at tumatahan ang halo sa isang hindi na mapapabuti ng sinumang mutant.

Tanong na sinasagot nito: Kailan mas mainam na patakaran ang lumaban o umatras, batay sa ginagawa ng iba?

Hindi kasama: Pinaliit ang mga hayop sa maikling listahan ng mga estratehiya na walang pagkatuto, memorya o pagkakaiba ng indibidwal.

Tumatakbo sa: mga 10⁶ FLOPS magaspang segundo sa isang laptop.Mula: 1973 Maynard Smith and Price's 'The logic of animal conflict'. pinagmulan

Population viability analysis

Ang mga pagsilang, pagkamatay at sakuna ng isang maliit at nanganganib na populasyon na pinatatakbo pasulong nang maraming beses para tantiyahin ang tsansang mabuhay ito, at kung gaano katagal.

Tanong na sinasagot nito: Gaano kalamang maubos ang populasyong ito sa susunod na sandaang taon?

Hindi kasama: Dahil sa maliliit na sampol ng bihirang espesye, lubhang hindi tiyak ang mismong mga bilang na ipinapasok.

Tumatakbo sa: mga 10¹⁰ FLOPS magaspang isang desktop workstation na nagpapatakbo ng libu-libong stochastic na trajectoryMula: 1980 mga maagang stochastic na modelong tumatantiya ng panganib ng pagkalipol para sa mga nanganganib na uri

Disenyo ng reserba at corridor

Mga kandidatong site at ang mga ugnayan nila na tinasa laban sa gastos at sa mga uring poprotektahan, hinahanapan ng pinakamaliit na network ng reserba na sumasaklaw sa pinakamarami.

Tanong na sinasagot nito: Aling hanay ng mga parsela ng lupa ang nagpoprotekta sa pinakamaraming espesye sa pinakamababang gastos?

Hindi kasama: Ino-optimise para sa datos ng uri na umiiral, na maliit na bahagi lang ng aktuwal na naninirahan doon.

Tumatakbo sa: mga 10¹⁰ FLOPS magaspang isang desktop workstation na lumulutas ng reserve-selection na optimizationMula: 1988 mga maagang sistematikong reserve-selection algorithm para sa pagpaplano ng konserbasyon

Pagpaplano ng reintroduction at translocation

Isang maliit na founder group na inilabas sa bago o dating tirahan, sinusundan pasulong para makita kung makakatatag ito, batay sa carrying capacity ng lugar at genetics ng mga founder.

Tanong na sinasagot nito: Magtatatag ba talaga ng pangmatagalang populasyon ang pagpapakawala sa mga hayop na ito rito?

Hindi kasama: Madalas na tinatantiya lamang ang kalidad ng tirahan at panganib ng sakit sa lugar ng pagpapakawala, sa halip na sukatin.

Tumatakbo sa: mga 10¹⁰ FLOPS magaspang isang desktop workstation na nagpapatakbo ng founder-population modelMula: 1990 mga maagang simulation model na ginamit sa pagpaplano ng muling pagpapakilala ng malaking mamalya

Pagkalat ng mga invasive na species

Isang ipinakilalang uri na kumakalat sa isang tanawin selula por selula, at ang epekto ng mga harang, pagkatay o biyolohikal na kontrol sa kung hanggang saan ito aabot.

Tanong na sinasagot nito: Gaano kabilis kakalat ang invasive na species na ito, at saan dapat unang ilagay ang pagsisikap na kontrolin ito?

Hindi kasama: Madalas kumalat ang mga bagong invasive na species sa mga paraang hindi napaghandaan ng modelo mula sa anumang nakaraang invasyon.

Tumatakbo sa: mga 10¹⁰ FLOPS magaspang isang desktop workstation na nagpapatakbo ng landscape spread modelMula: 1951 Diffusion model ni Skellam ng kumakalat na populasyon

Mga laro ng poaching at anti-poaching na patrol

Mga ranger at poacher bilang manlalaro sa paulit-ulit na laro sa mapa ng protektadong lugar, na ginagamit para magpasya kung saan dapat pumunta ang mga patrol kapag hindi sila puwedeng nasa lahat ng dako.

Tanong na sinasagot nito: Saan dapat magpatrolya ang limitadong bilang ng ranger para pinakamalaki ang magawa laban sa isang estratehikong poacher?

Hindi kasama: Ipinapalagay na makatwiran at matiyaga ang manghuhuli, gayong marami rito ay oportunista.

Tumatakbo sa: mga 10¹⁰ FLOPS magaspang isang desktop workstation na lumulutas ng security game sa isang mapa ng patrolMula: 2014 mga maagang security-game na modelong inilapat sa pag-iiskedyul ng patrol ng mga wildlife ranger

Pagmomodelo ng rewilding at trophic cascade

Isang maninila o iba pang keystone species na ibinalik sa isang food web, sinusundan ang mga sunud-sunod na epekto nito sa mga biktima, halaman at maging sa mga ilog.

Tanong na sinasagot nito: Ano ang mangyayari sa iba pang bahagi ng ecosystem kung ibabalik natin ang espesyeng ito?

Hindi kasama: Dekada ang inabot ng mga tanyag na cascade bago nabuo, at mas madaling imodelo pagkatapos kaysa hulaan.

Tumatakbo sa: mga 10¹⁰ FLOPS magaspang isang desktop workstation na nagpapatakbo ng multi-species na food-web modelMula: 1995 ibinalik ang mga lobo sa Yellowstone, na kalaunan ay minomodelo para sa mga cascading na epekto