---
title: "Ecologia, evolução e comportamento animal · Simulações · Hipótese da simulação"
url: https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/ecology-behaviour
description: "Colônias de formigas, bandos, teias alimentares, florestas e genes ao longo de gerações. Parte de uma taxonomia das simulações que as pessoas realmente rodam."
license: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
credit: "Ross Allan Dahl, Hipótese da simulação (simulation-hypothesis.com)"
---

[Simulações](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations)domínio 6 de 18

# Ecologia, evolução e comportamento animal

Colônias de formigas, bandos, teias alimentares, florestas e genes ao longo de gerações.

Organismos agindo por regras locais, e as colônias, bandos e ecossistemas que surgem daí. A simulação baseada em agentes cresceu em grande parte na ecologia. Um bando ou uma trilha de formigas é um caso paradigmático de um padrão que nenhum indivíduo projeta.

## Comportamento coletivo

### Forrageamento de colônias de formigas

Formigas individuais depositando e seguindo trilhas de feromônio, sem líder e sem mapa.

Pergunta que responde: Como uma colônia encontra o caminho mais curto até o alimento se nenhuma formiga conhece o trajeto?

Deixa de fora: As formigas reais também usam visão, som e paladar, que a maioria dos modelos de trilha ignora.

Roda em: cerca de 10^11 FLOPS aproximado uma estação de trabalho simulando milhares de formigas forrageando Desde: 1990 O modelo de formação de trilhas da formiga-argentina de Deneubourg e colegas

[Executar o modelo interativo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/run#toy-ants)

[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Corpos

### Colônias de abelhas

Forrageiras, enfermeiras e batedoras dividindo o trabalho, e enxames escolhendo um novo lar por uma espécie de votação.

Pergunta que responde: Como um enxame escolhe o melhor local para o ninho sem um líder?

Deixa de fora: Pressupõe que as abelhas seguem regras fixas e simples, embora abelhas reais variem e possam errar.

Roda em: cerca de 10^11 FLOPS aproximado uma estação de trabalho simulando a escolha do local de ninho por um enxame Desde: 2003 O modelo de Passino e Seeley para a escolha do local do ninho pelas abelhas

[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Corpos

### Bandos e cardumes

Cada ave ou peixe guiando-se por três regras locais: separação, alinhamento com os vizinhos e coesão.

Pergunta que responde: Como milhares de animais viram juntos, como um só?

Deixa de fora: Os bandos reais respondem a predadores e ao terreno, que as três regras simples deixam de fora.

Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado uma GPU de jogos simulando milhares de agentes guiados Desde: 1987 O modelo de bando boids de Craig Reynolds

[Executar o modelo interativo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/run#toy-flock)

[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Corpos

### Construção de cupinzeiros

Cupins soltando e movendo bolinhas de terra, e o ar que circula pela estrutura que eles constroem.

Pergunta que responde: Como insetos de cérebro minúsculo constroem torres ventiladas?

Deixa de fora: O comportamento real dos cupins depende de pistas químicas e estruturais captadas só em parte.

Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado um cluster universitário simulando cupins que soltam bolinhas e o fluxo de ar Desde: 1999 Os modelos estigmérgicos de construção de cupinzeiros, de Bonabeau e Theraulaz

[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Corpos

### Agregação de bolores limosos

Amebas de vida livre liberando e seguindo um sinal químico para se juntar em um único corpo parecido com uma lesma quando o alimento acaba.

Pergunta que responde: Como células independentes, sem sistema nervoso, concordam em formar um só corpo?

Deixa de fora: As condições de laboratório são muito mais limpas do que o solo em que vive o organismo real.

Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado uma estação de trabalho rodando um modelo de agregação por quimiotaxia Desde: 1970 O modelo de Keller e Segel para a agregação quimiotática do mofo limoso

[Autômatos celulares](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-cellular-automata)[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Células

### Enxameamento bacteriano e quorum sensing

Milhões de bactérias percebendo os sinais químicos umas das outras para passar, juntas, a um comportamento coordenado, como espalhar-se por uma superfície ou emitir luz.

Pergunta que responde: Como uma população de bactérias sabe quando há indivíduos suficientes para agir em conjunto?

Deixa de fora: Linhagens de laboratório crescidas em uma placa se comportam de forma mais uniforme do que uma comunidade microbiana mista real.

Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado uma estação de trabalho rodando um modelo de colônia baseado em agentes Desde: 1994 as primeiras simulações de circuitos de quorum sensing que coordenam o comportamento bacteriano

[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Células

### Bandos marchantes de gafanhotos

Insetos individuais se alinham com os vizinhos em alta densidade, e os bandos começam a marchar juntos em uma direção comum.

Pergunta que responde: Em que densidade os gafanhotos passam de vagar ao acaso para marchar?

Deixa de fora: A estrutura do habitat e o alimento não estão incluídos, e os enxames reais envolvem voo.

Roda em: cerca de 10^7 FLOPS aproximado simulação de partículas autopropulsionadas em uma estação de trabalho. Desde: 2006 Buhl and colleagues, from disorder to order in marching locusts. [fonte](https://doi.org/10.1126/science.1125142)

[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Partículas e N-corpos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-particles)piso: Populações

## Animais individuais

### Movimento e forrageio

Animais procurando comida em uma paisagem, modelados como passeios aleatórios e regras de decisão.

Pergunta que responde: Este animal está procurando com eficiência, e o que ele sabe sobre onde está o alimento?

Deixa de fora: Ajustar uma estatística de caminhada não estabelece o que o animal de fato percebe.

Roda em: cerca de 10^11 FLOPS aproximado uma estação de trabalho ajustando um modelo de forrageamento por passeio aleatório Desde: 1996 O modelo de voo de Lévy de Viswanathan e colegas para a busca de alimento dos albatrozes

[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)piso: Corpos

### Migração e navegação

Aves, tartarugas ou baleias viajando milhares de quilômetros usando Sol, estrelas, cheiro ou o campo magnético.

Pergunta que responde: Que pistas poderiam levar uma ave de primeiro ano ao continente certo?

Deixa de fora: Em quais pistas os animais reais se apoiam, e como as combinam, ainda é debatido.

Roda em: cerca de 10^11 FLOPS aproximado uma estação de trabalho simulando a navegação de aves por pistas Desde: 1996 as primeiras simulações do uso de pistas magnéticas e celestes na navegação de aves

[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Corpos

### Locomoção animal

Peixes nadando, insetos voando e animais correndo, com o fluido ou o chão empurrando de volta.

Pergunta que responde: Como uma mamangava voa, e por que os peixes nadam em formação?

Deixa de fora: Formas simplificadas de asas e corpo deixam de fora detalhes que as superfícies de um animal real oferecem.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado um cluster universitário rodando uma simulação de voo ou natação de corpo e fluido Desde: 1994 os primeiros modelos de dinâmica de fluidos do voo dos insetos

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Campos

### Evolução do comportamento

Estratégias como lutar, compartilhar ou trapacear, jogadas umas contra as outras ao longo de muitas gerações.

Pergunta que responde: Por que um animal ajudaria um vizinho sem parentesco?

Deixa de fora: As estratégias vêm de um cardápio escolhido por quem modelou, não do espaço completo de comportamentos.

Roda em: cerca de 10^11 FLOPS aproximado uma estação de trabalho rodando um torneio de jogos evolutivos Desde: 1981 A evolução simulada de estratégias de cooperação de Axelrod e Hamilton

[Teoria dos jogos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-game-theory)[Evolutivo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-evolutionary)piso: Corpos

### Modelos de canto de aves e aprendizado vocal

O circuito cerebral de uma ave jovem para copiar o canto de um tutor, modelado como um laço sensório-motor que compara seu próprio balbucio com um modelo memorizado.

Pergunta que responde: Como um pássaro jovem transforma balbucios em uma cópia fiel do canto de um adulto?

Deixa de fora: Modelos criados para explicar as aves canoras não se generalizam de forma óbvia para a vocalização de outros animais.

Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado uma estação de trabalho treinando um modelo de aprendizado sensório-motor Desde: 2002 os primeiros modelos computacionais de aprendizado de canto no diamante-mandarim

[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Emuladores aprendidos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-learned)piso: Regras

### Modelagem de orçamento dinâmico de energia

O orçamento de energia inteiro de um animal acompanhado ao longo da vida: o que ele come e como isso se divide entre manter-se vivo, crescer e se reproduzir.

Pergunta que responde: Como este animal vai crescer e se reproduzir com um dado suprimento de alimento e temperatura?

Deixa de fora: Um pequeno conjunto de parâmetros universais não consegue captar as características específicas de cada espécie.

Roda em: cerca de 10^10 FLOPS aproximado uma estação de trabalho resolvendo um pequeno conjunto de equações de fluxo de energia Desde: 1986 A teoria do orçamento dinâmico de energia para organismos individuais, de Kooijman

[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Corpos

## Populações e ecossistemas

### Dinâmica predador-presa

Números de caçadores e caçados subindo e descendo em ciclos ligados, as equações de Lotka–Volterra e suas descendentes.

Pergunta que responde: Por que as populações de linces e lebres oscilam ciclicamente?

Deixa de fora: As populações reais têm estrutura etária, espaço e várias presas que o modelo ignora.

Roda em: cerca de 10^9 FLOPS aproximado um laptop resolvendo as equações de Lotka-Volterra Desde: 1925 As equações presa-predador de Lotka e Volterra

[Executar o modelo interativo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/run#toy-wator)

[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Populações

### Teias alimentares

Quem come quem num ecossistema inteiro, e como a energia circula por ele.

Pergunta que responde: O que acontece com o resto do sistema se uma espécie desaparecer?

Deixa de fora: As ligações alimentares reais são mais difíceis de medir do que as redes do modelo supõem.

Roda em: cerca de 10^10 FLOPS aproximado uma estação de trabalho analisando a estabilidade de uma teia alimentar modelo Desde: 1972 A análise de estabilidade de teias alimentares de modelo, de Robert May

[Modelos de rede](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-network)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Populações

### Dinâmica florestal

Árvores individuais germinando, competindo por luz e morrendo ao longo de séculos.

Pergunta que responde: Como será esta floresta daqui a duzentos anos?

Deixa de fora: Como uma espécie de árvore vai responder a um clima em mudança ainda é difícil de calibrar.

Roda em: cerca de 10^13 FLOPS aproximado um cluster universitário acompanhando árvores individuais por séculos Desde: 1970 O modelo de clareiras JABOWA de sucessão florestal, de Botkin, Janak e Wallis

[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Corpos

### Gestão de pesca e de fauna silvestre

Estoques de peixes ou animais sob captura, com nascimento, crescimento e incerteza.

Pergunta que responde: Quantos podem ser capturados por ano sem que a população entre em colapso?

Deixa de fora: As avaliações de estoques pesqueiros dependem de dados de captura que podem estar incompletos ou mal declarados.

Roda em: cerca de 10^11 FLOPS aproximado uma estação de trabalho rodando um modelo de avaliação de estoques Desde: 1957 O modelo dinâmico de populações de peixes exploradas, de Beverton e Holt

[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-monte-carlo)piso: Populações

### Áreas de distribuição das espécies

Onde as espécies podem viver, e como suas áreas mudam à medida que o clima muda.

Pergunta que responde: Onde esta espécie conseguirá sobreviver daqui a cinquenta anos?

Deixa de fora: Pressupõe que o clima é o principal limite da distribuição, subestimando a competição e a dispersão.

Roda em: cerca de 10^11 FLOPS aproximado uma estação de trabalho ajustando um modelo bioclimático de distribuição Desde: 1986 os primeiros modelos de envelope bioclimático para prever a distribuição de espécies

[Autômatos celulares](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-cellular-automata)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-monte-carlo)piso: Populações

### Doenças da vida selvagem

Infecção se movendo por populações de animais e, às vezes, transbordando para as pessoas.

Pergunta que responde: Essa doença poderia dizimar a população, e iscas de vacinação poderiam detê-la?

Deixa de fora: As taxas de contato entre animais selvagens são difíceis de observar diretamente.

Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado um cluster universitário simulando a propagação de doença em uma população selvagem Desde: 1991 os primeiros modelos de simulação da propagação da raiva em populações de raposas

[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Modelos de rede](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-network)piso: Corpos

### Modelos gerais de ecossistemas

Um modelo mecanicista em que cada tipo de organismo, do plâncton aos grandes animais, come, cresce, se reproduz e se dispersa por regras comuns em todo o globo.

Pergunta que responde: Padrões globais de estrutura de ecossistemas podem emergir de regras para organismos individuais?

Deixa de fora: As espécies individuais não são acompanhadas, apenas os grupos funcionais.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado Execuções globais por coortes ao longo de muitos anos simulados Desde: 2014 Emergent global patterns of ecosystem structure and function from a mechanistic general ecosystem model (2014) [fonte](https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1001841)

[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)piso: Populações

### Dinâmica de metapopulações

Uma espécie vive em muitas manchas de habitat numa paisagem, se extinguindo em algumas e recolonizando outras, e o modelo pergunta se o conjunto todo persiste.

Pergunta que responde: Uma espécie vai sobreviver numa paisagem fragmentada?

Deixa de fora: A dispersão é representada por um núcleo simples e a qualidade local do habitat é mantida fixa.

Roda em: cerca de 10^8 FLOPS aproximado simulação de ocupação de manchas em um laptop. Desde: 1994 Hanski, um modelo prático da dinâmica de metapopulações. [fonte](https://doi.org/10.2307/5591)

[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Populações

### Modelos ecológicos baseados em indivíduos

Cada planta ou animal é representado separadamente com seu próprio estado, de modo que os padrões da população surgem de muitas vidas individuais.

Pergunta que responde: Que padrões populacionais surgem das interações entre indivíduos?

Deixa de fora: Os parâmetros de cada indivíduo são difíceis de medir e a validação é difícil.

Roda em: cerca de 10^9 FLOPS aproximado simulação baseada em indivíduos de uma paisagem em uma estação de trabalho. Desde: 1988 Huston, DeAngelis e Post, novos modelos de computador unificam a teoria ecológica. [fonte](https://doi.org/10.2307/1310870)

[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)piso: Populações

### Modelos de resiliência de recifes de coral

Corais, algas e peixes herbívoros competem em um recife por crescimento, pastejo e perturbação, e o modelo pergunta se um recife pode passar de coral para alga.

Pergunta que responde: Quanto pastejo impede um recife de virar para as algas?

Deixa de fora: A oferta de larvas e os efeitos do aquecimento são modelados de forma simplificada.

Roda em: cerca de 10^8 FLOPS aproximado simulações espaciais de recifes numa estação de trabalho. Desde: 2007 Mumby, Hastings e Edwards, limiares e a resiliência dos recifes de coral do Caribe. [fonte](https://doi.org/10.1038/nature06252)

[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Populações

### Redes espaciais de hospedeiro-parasitoide e de pragas

Hospedeiros e parasitoides vivem em uma grade com movimento local, e surgem padrões complexos, em espiral e caóticos, que estabilizam interações que de outra forma seriam instáveis.

Pergunta que responde: O espaço pode permitir que predadores e presas coexistam quando de outro modo não conseguiriam?

Deixa de fora: As paisagens reais não são grades uniformes.

Roda em: cerca de 10^6 FLOPS aproximado redes de mapas acoplados em um laptop. Desde: 1991 Hassell, Comins e May, estrutura espacial e caos na dinâmica de populações de insetos. [fonte](https://doi.org/10.1038/353255a0)

[Autômatos celulares](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-cellular-automata)[Teoria de campos na rede](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-lattice)piso: Populações

### Avaliação de estratégias de gestão da pesca

Um estoque pesqueiro simulado e sua pesca são rodados sob diferentes regras de captura, com dados ruidosos e incerteza realimentados em cada regra, para achar regras que funcionem apesar do erro.

Pergunta que responde: Que regra de colheita mantém um estoque saudável quando não sabemos seu tamanho?

Deixa de fora: Os modelos operacionais se apoiam em suposições sobre a biologia dos estoques e os pescadores que podem estar erradas.

Roda em: cerca de 10^9 FLOPS aproximado milhares de projeções simuladas de manejo num cluster. Desde: 1999 Butterworth and Punt, experiences in evaluating and implementing management procedures. [fonte](https://doi.org/10.1006/jmsc.1999.0532)

[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-monte-carlo)piso: Populações

### Modelos tróficos de balanço de massa de ecossistemas

Uma teia alimentar marinha descrita como fluxos equilibrados de biomassa entre grupos e depois rodada no tempo para ver o efeito da pesca ou de mudanças nos predadores.

Pergunta que responde: O que acontece com o ecossistema inteiro quando uma espécie é pescada com mais intensidade?

Deixa de fora: Os grupos são tratados em bloco e os dados de dieta são irregulares.

Roda em: cerca de 10^7 FLOPS aproximado execuções de balanço e dinâmicas no tempo em um laptop. Desde: 1997 Walters, Christensen and Pauly, structuring dynamic models of exploited ecosystems from trophic mass-balance assessments. [fonte](https://doi.org/10.1023/a:1018479526149)

[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Dinâmica de sistemas](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-system-dynamics)piso: Populações

### Modelos de ecossistemas de plâncton

Nutrientes, fitoplâncton, zooplâncton e detritos na camada superficial do oceano são ligados por crescimento, predação e afundamento.

Pergunta que responde: Como a produção de plâncton responde à luz, aos nutrientes e à mistura?

Deixa de fora: Muitas espécies são agrupadas em poucos grupos e os parâmetros diferem por região.

Roda em: cerca de 10^10 FLOPS aproximado acoplado a modelos de circulação oceânica em um cluster. Desde: 1990 Fasham, Ducklow and McKelvie, a nitrogen-based model of plankton dynamics in the oceanic mixed layer. [fonte](https://doi.org/10.1357/002224090784984678)

[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Dinâmica de sistemas](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-system-dynamics)piso: Populações

### Modelos de eutrofização de lagos

Nutrientes, algas, plantas e peixes em um lago raso são modelados para perguntar quando a água clara vira turva e como ela pode ser recuperada.

Pergunta que responde: Quanto nutriente um lago suporta antes de ficar turvo, e a recuperação consegue reverter isso?

Deixa de fora: Cada lago precisa de sua própria calibração e a dinâmica dos sedimentos é incerta.

Roda em: cerca de 10^7 FLOPS aproximado equações diferenciais ordinárias em um laptop. Desde: 1995 Janse e Van Liere, o PCLake, uma ferramenta de modelagem para avaliar cenários de recuperação de lagos. [fonte](https://doi.org/10.2166/wst.1995.0332)

[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Dinâmica de sistemas](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-system-dynamics)piso: Populações

### Dispersão e conectividade de larvas marinhas

Larvas virtuais são soltas de recifes e levadas por correntes oceânicas modeladas, construindo um mapa de quais populações abastecem quais outras.

Pergunta que responde: Que recifes semeiam quais, e qual deve ser o tamanho de uma área protegida?

Deixa de fora: O comportamento e a mortalidade das larvas são pouco observados.

Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado rastreamento de partículas na saída de um modelo oceânico em um cluster. Desde: 2006 Cowen and colleagues, scaling of connectivity in marine populations. [fonte](https://doi.org/10.1126/science.1122039)

[Partículas e N-corpos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-particles)[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)piso: Populações

### Modelos de colônias de abelhas e de paisagem

A cria, as operárias e as reservas de uma colmeia inteira simuladas dia a dia, com forrageiras colhendo em flores por uma paisagem e enfrentando ácaros, pesticidas e clima.

Pergunta que responde: Esta colônia vai sobreviver ao inverno nesta paisagem?

Deixa de fora: A oferta de flores da paisagem e as decisões das abelhas são simplificadas, e a falha da rainha e as doenças entram só de forma grosseira.

Roda em: cerca de 10^9 FLOPS aproximado minutos por colônia-ano em um laptop. Desde: 2014 Becher and colleagues' BEEHAVE model of honeybee colony dynamics and foraging. [fonte](https://doi.org/10.1111/1365-2664.12222)

[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)[Dinâmica de sistemas](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-system-dynamics)piso: Populações

### Serviço de polinização em paisagens

Os locais de nidificação e os recursos florais das abelhas silvestres são mapeados numa paisagem, e cada lavoura recebe uma estimativa dos polinizadores que a visitam.

Pergunta que responde: Quanta polinização de lavouras o habitat ao redor oferece, e o que acontece se ele for removido?

Deixa de fora: O forrageamento das abelhas é reduzido ao decaimento com a distância do ninho, e a abundância de abelhas é um guia fraco da produtividade real das lavouras.

Roda em: cerca de 10^8 FLOPS aproximado de segundos a minutos por região em um laptop. Desde: 2009 O modelo de serviços de polinização em paisagens agrícolas, de Lonsdorf e colegas. [fonte](https://doi.org/10.1093/aob/mcp069)

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)[Regras e estados](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-rules)piso: Campos

### Modelos de dispersão de sementes e pólen pelo vento

Sementes e pólen liberados no ar turbulento são levados a favor do vento e caem ao acaso, formando uma distribuição de onde pousam.

Pergunta que responde: Até onde viajam as sementes de uma planta, e com que rapidez ela pode se espalhar?

Deixa de fora: Os saltos longos e raros são os que mais importam para a propagação, mas são os mais difíceis de medir, então a cauda da distribuição é mal conhecida.

Roda em: cerca de 10^8 FLOPS aproximado minutos em um laptop. Desde: 1989 O arcabouço teórico para análise de dados da dispersão de sementes e pólen pelo vento, de Okubo e Levin. [fonte](https://doi.org/10.2307/1937537)

[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)piso: Campos

### Previsão ecológica de curto prazo

Um modelo de ecossistema é rodado adiante por dias a anos e atualizado a cada chegada de novas observações, como se faz na previsão do tempo.

Pergunta que responde: Dá para prever o estado de um lago, floresta ou pescaria na próxima temporada, com barras de erro honestas?

Deixa de fora: Os dados ecológicos são esparsos em comparação com os dados meteorológicos, e os processos são menos conhecidos, então as previsões muitas vezes só superam por pouco uma linha de base simples.

Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado conjuntos de milhares de execuções renovados em um cluster. Desde: 2018 A estrutura de Dietze e colegas para previsão ecológica iterativa de curto prazo. [fonte](https://doi.org/10.1073/pnas.1710231115)

[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)[Dinâmica de sistemas](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-system-dynamics)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-monte-carlo)piso: Populações

### Modelos de ecossistemas por espectro de tamanhos

Todos os organismos de um ecossistema agrupados por tamanho do corpo, com a energia passando dos pequenos para os grandes conforme comem e são comidos, e crescimento e mortalidade definidos só pelo tamanho.

Pergunta que responde: Como a pressão da pesca remodela o equilíbrio entre peixes pequenos e grandes no mar?

Deixa de fora: A identidade da espécie é ignorada, então predadores do mesmo tamanho e com dietas diferentes são tratados como iguais.

Roda em: cerca de 10^9 FLOPS aproximado de minutos a horas em uma estação de trabalho. Desde: 1978 A equação dependente do tempo do fluxo de energia pelo ecossistema pelágico por tamanho, de Silvert e Platt. [fonte](https://doi.org/10.4319/lo.1978.23.4.0813)

[Campos contínuos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-continuum)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Dinâmica de sistemas](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-system-dynamics)piso: Populações

### Modelos de comunidade neutra

Uma comunidade de espécies tratadas como idênticas em nascimento, morte e dispersão, em que só o acaso e a migração decidem quais são comuns.

Pergunta que responde: Quanto do padrão de abundância das espécies dispensa qualquer diferença entre elas?

Deixa de fora: As espécies reais claramente diferem, então o modelo serve como linha de base nula, e não como descrição de uma comunidade específica.

Roda em: cerca de 10^9 FLOPS aproximado minutos em um laptop. Desde: 1976 A análise de modelo neutro da estrutura de comunidades, de Caswell. [fonte](https://doi.org/10.2307/1942257)

[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-monte-carlo)[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Populações

## Evolução

### Genética de populações

Variantes de genes à deriva, mutando e sendo selecionadas ao longo das gerações.

Pergunta que responde: Quanto da variação que vemos é acaso, e quanto é seleção?

Deixa de fora: As populações reais violam as suposições simplificadoras de acasalamento aleatório e tamanho constante.

Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado um cluster universitário simulando deriva e seleção ao longo de um genoma Desde: 1964 as primeiras simulações em computador de deriva genética sob a teoria neutra

[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-monte-carlo)[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)piso: Populações

### Simulação de coalescência e filogenética

Árvores genealógicas de genes ou espécies, simuladas para trás no tempo para testar métodos de leitura do DNA real.

Pergunta que responde: O método consegue recuperar a história verdadeira a partir do DNA?

Deixa de fora: Pressupõe uma história populacional simples; a demografia real é mais complexa.

Roda em: cerca de 10^11 FLOPS aproximado uma estação de trabalho simulando árvores genéticas de trás para a frente no tempo Desde: 1983 O software pioneiro de simulação coalescente de Hudson para genética de populações

[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)piso: Populações

### Origem da vida

Substâncias químicas simples formando redes que se copiam e competem.

Pergunta que responde: Como a química poderia cruzar a linha para a biologia?

Deixa de fora: Nenhuma simulação produziu até hoje algo que contasse como vivo.

Roda em: cerca de 10^12 FLOPS aproximado uma estação de trabalho simulando redes químicas autorreplicantes Desde: 1971 Os modelos de hiperciclo de química autorreplicante de Eigen e Schuster

[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)[Modelos de rede](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-network)piso: Moléculas

### Coevolução entre hospedeiro e parasita

Hospedeiros desenvolvendo defesas e parasitas evoluindo maneiras de contorná-las, com a população simulada de cada geração respondendo à outra em uma corrida armamentista modelada, sem vencedor definido.

Pergunta que responde: Uma corrida armamentista entre hospedeiro e parasita chega a um equilíbrio, ou continua indefinidamente sem que nenhum dos lados ganhe vantagem duradoura?

Deixa de fora: Hospedeiros e parasitas reais coevoluem ao mesmo tempo com todo o resto do seu ambiente.

Roda em: cerca de 10^11 FLOPS aproximado uma estação de trabalho rodando um modelo de coevolução de várias gerações Desde: 1990 as primeiras simulações testando a hipótese da Rainha Vermelha de coevolução

[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Evolutivo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-evolutionary)piso: Populações

### Modelos de especiação e macroevolução

Linhagens que se dividem, persistem e se extinguem ao longo de milhões de anos simulados, testando que padrões de diversidade e que forma de árvore genealógica regras simples produziriam.

Pergunta que responde: O padrão de espécies que vemos poderia ter vindo apenas do nascimento e da morte simples de linhagens?

Deixa de fora: Os registros fósseis e genéticos são irregulares, então muitas regras diferentes podem se ajustar ao mesmo padrão.

Roda em: cerca de 10^10 FLOPS aproximado uma estação de trabalho simulando processos de ramificação de nascimento e morte Desde: 1969 os primeiros modelos de nascimento e morte da diversificação usados para estudar árvores evolutivas

[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-monte-carlo)piso: Populações

### Seleção sexual e evolução da escolha de parceiros

Uma população simulada em que um ornamento e a preferência por ele evoluem juntos, testando se só a escolha das fêmeas pode disparar até um extremo.

Pergunta que responde: A escolha de parceiros sozinha pode levar uma característica a um extremo extravagante e custoso?

Deixa de fora: Pressupõe que preferência e característica são simplesmente herdáveis, o que é mais simples que a maior parte da escolha real de parceiros.

Roda em: cerca de 10^10 FLOPS aproximado uma estação de trabalho rodando um modelo genético de características acopladas Desde: 1981 O modelo populacional-genético de seleção sexual descontrolada, de Lande

[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Evolutivo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-evolutionary)piso: Populações

### Dinâmica adaptativa da coevolução

Uma característica evolui por mutações de pequeno efeito testadas contra a população atual, levando a estados evolutivamente estáveis ou a ramificações.

Pergunta que responde: Onde a evolução se estabiliza, e quando uma linhagem se divide?

Deixa de fora: Pressupõe mutações raras e espaços de características simples.

Roda em: cerca de 10^6 FLOPS aproximado análise e simulação em um laptop. Desde: 1996 Dieckmann and Law, the dynamical theory of coevolution derived from stochastic ecological processes. [fonte](https://doi.org/10.1007/bf02409751)

[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)[Evolutivo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-evolutionary)piso: Regras

### Modelos populacionais de gene drive

Um elemento genético que se espalha mais rápido que a herança comum é liberado em uma população modelada para perguntar se ele poderia suprimir ou alterar uma espécie de praga.

Pergunta que responde: Um gene drive se espalharia por uma população selvagem, e a resistência poderia detê-lo?

Deixa de fora: A dispersão real e a evolução da resistência são mal conhecidas antes de uma liberação.

Roda em: cerca de 10^8 FLOPS aproximado simulações espaciais de populações com genética numa estação de trabalho. Desde: 2003 Burt, site-specific selfish genes as tools for the control and genetic engineering of natural populations. [fonte](https://doi.org/10.1098/rspb.2002.2319)

[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)piso: Populações

### Simulação de genoma no tempo direto

Cada indivíduo e seu genoma são acompanhados ao longo das gerações, com seleção, ligação e demografia variada, para ver como surgem os padrões do DNA real.

Pergunta que responde: O que a seleção e a história da população deixam nos genomas de uma espécie?

Deixa de fora: Os tamanhos das populações são reduzidos para que a execução seja viável, o que distorce o equilíbrio entre seleção e deriva.

Roda em: cerca de 10^14 FLOPS aproximado dias em um cluster para uma grande população ao longo de muitas gerações. Desde: 2013 O SLiM, de Messer, um simulador prospectivo da evolução com seleção e ligação. [fonte](https://doi.org/10.1534/genetics.113.152181)

[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)[Evolutivo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-evolutionary)piso: Populações

### Estratégias de disputa entre animais

Indivíduos que se encontram ao acaso para disputar um recurso escolhem entre estratégias fixas, e a mistura se estabiliza em uma que nenhum mutante consegue melhorar.

Pergunta que responde: Quando é melhor política lutar ou recuar, dado o que os outros fazem?

Deixa de fora: Os animais são reduzidos a uma pequena lista de estratégias, sem aprendizado, memória ou diferenças individuais.

Roda em: cerca de 10^6 FLOPS aproximado segundos em um laptop. Desde: 1973 'The logic of animal conflict', de Maynard Smith e Price. [fonte](https://doi.org/10.1038/246015a0)

[Teoria dos jogos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-game-theory)[Evolutivo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-evolutionary)[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Populações

## Conservação e desenho de reservas

### Análise de viabilidade populacional

Os nascimentos, mortes e catástrofes de uma população pequena e ameaçada rodados muitas vezes para estimar a chance de ela sobreviver e por quanto tempo.

Pergunta que responde: Qual a probabilidade de esta população se extinguir nos próximos cem anos?

Deixa de fora: Amostras pequenas de uma espécie rara deixam os próprios números de entrada muito incertos.

Roda em: cerca de 10^10 FLOPS aproximado uma estação de trabalho rodando milhares de trajetórias estocásticas Desde: 1980 os primeiros modelos estocásticos estimando o risco de extinção de espécies ameaçadas

[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-monte-carlo)piso: Populações

### Projeto de reservas e corredores

Locais candidatos e as ligações entre eles pontuados por custo e pelas espécies que protegeriam, buscando a menor rede de reservas que cubra o máximo.

Pergunta que responde: Que conjunto de terrenos protege o maior número de espécies pelo menor custo?

Deixa de fora: Otimiza para os dados de espécies que existem, uma pequena fração do que realmente vive ali.

Roda em: cerca de 10^10 FLOPS aproximado uma estação de trabalho resolvendo uma otimização de seleção de reservas Desde: 1988 os primeiros algoritmos sistemáticos de seleção de reservas para o planejamento da conservação

[Monte Carlo](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-monte-carlo)[Modelos de rede](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-network)piso: Populações

### Planejamento de reintrodução e translocação

Um pequeno grupo fundador solto em habitat novo ou antigo, acompanhado adiante para ver se se estabelece, dada a capacidade de suporte da área e a genética dos fundadores.

Pergunta que responde: Soltar estes animais aqui vai de fato estabelecer uma população duradoura?

Deixa de fora: A qualidade do habitat e o risco de doenças no local de soltura costumam ser estimados de forma aproximada, e não medidos.

Roda em: cerca de 10^10 FLOPS aproximado uma estação de trabalho rodando um modelo de população fundadora Desde: 1990 os primeiros modelos de simulação usados para planejar a reintrodução de um grande mamífero

[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)[Processos estocásticos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-stochastic)piso: Corpos

### Disseminação de espécies invasoras

Uma espécie introduzida se espalhando por uma paisagem célula a célula, e o efeito de barreiras, abates ou controle biológico sobre até onde ela chega.

Pergunta que responde: Com que rapidez este invasor vai se espalhar, e para onde o esforço de controle deve ir primeiro?

Deixa de fora: Novos invasores muitas vezes se espalham de formas para as quais nenhuma invasão passada preparou o modelo.

Roda em: cerca de 10^10 FLOPS aproximado uma estação de trabalho rodando um modelo de dispersão na paisagem Desde: 1951 O modelo de difusão de uma população em expansão, de Skellam

[Autômatos celulares](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-cellular-automata)[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Populações

### Jogos de caça ilegal e de patrulhas contra a caça ilegal

Guardas florestais e caçadores ilegais como jogadores de um jogo repetido sobre o mapa de uma área protegida, usado para decidir aonde as patrulhas devem ir quando não podem estar em toda parte.

Pergunta que responde: Onde os guardas, em número limitado, devem patrulhar para fazer mais contra um caçador furtivo estratégico?

Deixa de fora: Pressupõe um caçador furtivo racional e paciente, quando boa parte da caça ilegal é oportunista.

Roda em: cerca de 10^10 FLOPS aproximado uma estação de trabalho resolvendo um jogo de segurança sobre um mapa de patrulha Desde: 2014 os primeiros modelos de jogos de segurança aplicados ao escalonamento de patrulhas de guardas-florestais

[Teoria dos jogos](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-game-theory)piso: Regras

### Modelagem de reintrodução de espécies e de cascatas tróficas

Um predador ou outra espécie-chave devolvido a uma teia alimentar, acompanhado em seus efeitos em cascata sobre presas, vegetação e até rios.

Pergunta que responde: O que acontece com o resto do ecossistema se trouxermos esta espécie de volta?

Deixa de fora: As famosas cascatas levaram décadas para se desenrolar e são mais fáceis de modelar depois do fato do que de prever.

Roda em: cerca de 10^10 FLOPS aproximado uma estação de trabalho rodando um modelo de teia alimentar com várias espécies Desde: 1995 lobos reintroduzidos em Yellowstone, depois modelados quanto aos efeitos em cascata

[Equações diferenciais](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-equations)[Baseado em agentes](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/methods#m-agent-based)piso: Populações

[◂ Vida e medicina](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/life-medicine)[Agricultura e alimentos ▸](https://simulation-hypothesis.com/pt/simulations/agriculture-food)