Sinh thái, tiến hóa và hành vi động vật

Đàn kiến đi kiếm ăn

Từng con kiến để lại và lần theo vệt pheromone, không có thủ lĩnh và không có bản đồ.

Câu hỏi nó trả lời: Một đàn kiến tìm đường ngắn nhất đến thức ăn thế nào khi không con kiến nào biết đường?

Bỏ qua: Kiến thật còn dùng thị giác, thính giác và vị giác, điều mà hầu hết các mô hình vệt mùi bỏ qua.

Chạy trên: khoảng 10¹¹ FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn mô phỏng hàng nghìn con kiến đi kiếm ănTừ: 1990 Mô hình hình thành vệt kiến Argentina của Deneubourg và các đồng nghiệp

Chạy mô hình tương tác

Đàn ong mật

Ong kiếm ăn, ong y tá và ong trinh sát chia sẻ công việc, và các đàn chọn tổ mới bằng một kiểu bỏ phiếu.

Câu hỏi nó trả lời: Một bầy chọn được chỗ làm tổ tốt nhất mà không cần thủ lĩnh bằng cách nào?

Bỏ qua: Giả định ong làm theo các quy tắc đơn giản cố định, trong khi ong thật khác nhau và có thể sai.

Chạy trên: khoảng 10¹¹ FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn mô phỏng việc chọn chỗ làm tổ của một bầyTừ: 2003 Mô hình chọn nơi làm tổ của ong mật của Passino và Seeley

Bầy đàn và đàn cá

Mỗi con chim hay cá tự lái theo ba quy tắc cục bộ: tách biệt, căn chỉnh theo các cá thể lân cận và gắn kết.

Câu hỏi nó trả lời: Hàng nghìn con vật cùng quay hướng như một thể bằng cách nào?

Bỏ qua: Các đàn thật phản ứng với kẻ săn mồi và địa hình mà ba quy tắc đơn giản bỏ sót.

Chạy trên: khoảng 10¹³ FLOPS sơ lược một GPU chơi game mô phỏng hàng nghìn tác tử được điều hướngTừ: 1987 Mô hình boids về sự bầy đàn của Craig Reynolds

Chạy mô hình tương tác

Xây tổ mối

Mối thả và di chuyển các viên đất, cùng không khí chảy qua cấu trúc chúng xây.

Câu hỏi nó trả lời: Côn trùng có bộ não bé xíu xây những tháp thông gió bằng cách nào?

Bỏ qua: Hành vi của mối thật phụ thuộc vào các tín hiệu hóa học và cấu trúc chỉ được nắm bắt một phần.

Chạy trên: khoảng 10¹² FLOPS sơ lược một cụm máy của trường đại học mô phỏng mối thả viên đất và luồng khíTừ: 1999 Các mô hình stigmergy của Bonabeau và Theraulaz về việc mối xây tổ

Sự kết tụ của nấm nhầy

Amip sống tự do thải ra và lần theo một tín hiệu hóa học để tụ lại thành một thân giống con sên khi hết thức ăn.

Câu hỏi nó trả lời: Các tế bào độc lập, không có hệ thần kinh, đồng ý trở thành một cơ thể bằng cách nào?

Bỏ qua: Điều kiện phòng thí nghiệm sạch hơn nhiều so với đất nơi sinh vật thật sống.

Chạy trên: khoảng 10¹² FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn chạy một mô hình tập hợp theo hóa hướng độngTừ: 1970 Mô hình của Keller và Segel về sự tụ họp theo hóa hướng động của nấm nhầy

Sự di chuyển bầy đàn của vi khuẩn và cảm nhận mật độ

Hàng triệu vi khuẩn cảm nhận tín hiệu hóa học của nhau để cùng chuyển sang một hành vi phối hợp như tràn qua một bề mặt hay phát sáng.

Câu hỏi nó trả lời: Một quần thể vi khuẩn biết khi nào đủ số lượng để cùng hành động bằng cách nào?

Bỏ qua: Chủng phòng thí nghiệm nuôi trong đĩa hành xử đồng đều hơn một cộng đồng vi sinh vật hỗn hợp thật.

Chạy trên: khoảng 10¹² FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn chạy một mô hình đàn dựa trên tác tửTừ: 1994 các mô phỏng đời đầu về các mạch cảm nhận mật độ phối hợp hành vi của vi khuẩn

Đội diễu hành của châu chấu

Từng con côn trùng xếp thẳng hàng với những con bên cạnh khi mật độ cao, và các dải bắt đầu cùng diễu hành theo một hướng chung.

Câu hỏi nó trả lời: Ở mật độ nào thì châu chấu chuyển từ đi lang thang ngẫu nhiên sang diễu hành?

Bỏ qua: Cấu trúc môi trường sống và thức ăn không được đưa vào, và các bầy thực tế còn có chuyện bay.

Chạy trên: khoảng 10⁷ FLOPS sơ lược mô phỏng hạt tự đẩy trên một máy trạm.Từ: 2006 Buhl và các đồng nghiệp, từ hỗn loạn đến trật tự ở châu chấu diễu hành. nguồn

Di chuyển và tìm kiếm thức ăn

Động vật tìm thức ăn trên một cảnh quan, được mô hình hóa như các bước đi ngẫu nhiên và quy tắc quyết định.

Câu hỏi nó trả lời: Con vật này có đang tìm kiếm hiệu quả không, và nó biết gì về nơi có thức ăn?

Bỏ qua: Việc khớp một thống kê bước đi không xác lập được con vật thực sự đang cảm nhận điều gì.

Chạy trên: khoảng 10¹¹ FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn khớp một mô hình kiếm ăn kiểu bước đi ngẫu nhiênTừ: 1996 Mô hình bay Lévy của Viswanathan và cộng sự về việc chim hải âu kiếm ăn

Di cư và định hướng

Chim, rùa hay cá voi di chuyển hàng nghìn km nhờ mặt trời, các vì sao, mùi hay từ trường.

Câu hỏi nó trả lời: Những tín hiệu nào có thể đưa một con chim non năm đầu đến đúng châu lục?

Bỏ qua: Động vật thật dựa vào những tín hiệu nào, và kết hợp chúng ra sao, vẫn còn đang tranh luận.

Chạy trên: khoảng 10¹¹ FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn mô phỏng việc chim định hướng theo dấu hiệuTừ: 1996 các mô phỏng đời đầu về việc dùng dấu hiệu từ trường và thiên thể trong định hướng của chim

Sự vận động của động vật

Cá bơi, côn trùng bay và động vật chạy, với chất lưu hoặc mặt đất đẩy lại.

Câu hỏi nó trả lời: Ong nghệ bay thế nào, và vì sao cá bơi theo đội hình?

Bỏ qua: Hình dạng cánh và thân đơn giản hóa bỏ sót những chi tiết mà bề mặt của một con vật thật có.

Chạy trên: khoảng 10¹⁴ FLOPS sơ lược một cụm máy của trường đại học chạy mô phỏng bay hoặc bơi của vật thể trong chất lưuTừ: 1994 các mô hình động lực học chất lưu đời đầu về sự bay của côn trùng

Tiến hóa của hành vi

Những chiến lược như đánh nhau, chia sẻ hay gian lận, đấu với nhau qua nhiều thế hệ.

Câu hỏi nó trả lời: Vì sao một con vật lại giúp một người hàng xóm không cùng huyết thống?

Bỏ qua: Các chiến lược lấy từ một danh sách do người lập mô hình chọn, không phải toàn bộ không gian hành vi.

Chạy trên: khoảng 10¹¹ FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn chạy một giải đấu trò chơi tiến hóaTừ: 1981 Mô phỏng tiến hóa các chiến lược hợp tác của Axelrod và Hamilton

Mô hình tiếng hót chim và học phát âm

Mạch não của một chú chim non để bắt chước bài hát của thầy, được mô hình hóa như một vòng cảm giác - vận động so sánh tiếng bập bẹ của chính nó với một mẫu đã ghi nhớ.

Câu hỏi nó trả lời: Một chú chim non biến tiếng bi bô thành bản sao chính xác bài hát của chim trưởng thành bằng cách nào?

Bỏ qua: Các mô hình dựng để giải thích chim hót không rõ ràng khái quát được cho việc phát âm ở các loài động vật khác.

Chạy trên: khoảng 10¹² FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn huấn luyện một mô hình học cảm giác - vận độngTừ: 2002 các mô hình tính toán đời đầu về việc học bài hát của chim sẻ vằn

Mô hình hóa ngân sách năng lượng động

Toàn bộ ngân sách năng lượng của một con vật được theo dõi suốt đời: nó ăn gì, và chia ra thế nào giữa việc sống, lớn lên và sinh sản.

Câu hỏi nó trả lời: Con vật này sẽ lớn lên và sinh sản thế nào với một nguồn thức ăn và nhiệt độ nhất định?

Bỏ qua: Một tập nhỏ tham số phổ quát không thể nắm bắt các đặc điểm riêng của mọi loài.

Chạy trên: khoảng 10¹⁰ FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn giải một tập nhỏ phương trình dòng năng lượngTừ: 1986 Lý thuyết ngân sách năng lượng động của Kooijman cho từng sinh vật

Động lực học con mồi-kẻ săn mồi

Số thợ săn và con mồi tăng giảm theo các chu kỳ liên kết, các phương trình Lotka–Volterra và hậu duệ của chúng.

Câu hỏi nó trả lời: Vì sao quần thể linh miêu và thỏ rừng dao động theo chu kỳ?

Bỏ qua: Quần thể thật có cấu trúc tuổi, không gian và nhiều loài con mồi mà mô hình bỏ qua.

Chạy trên: khoảng 10⁹ FLOPS sơ lược một máy tính xách tay giải các phương trình Lotka-VolterraTừ: 1925 Các phương trình con mồi-kẻ săn mồi của Lotka và Volterra

Chạy mô hình tương tác

Mạng lưới thức ăn

Ai ăn ai trong cả một hệ sinh thái, và năng lượng di chuyển qua đó thế nào.

Câu hỏi nó trả lời: Điều gì xảy ra với phần còn lại của hệ thống nếu một loài biến mất?

Bỏ qua: Các mối quan hệ ăn uống thật khó đo hơn các mạng mô hình giả định.

Chạy trên: khoảng 10¹⁰ FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn phân tích độ ổn định của một mạng lưới thức ăn mô hìnhTừ: 1972 Phân tích ổn định của Robert May cho các lưới thức ăn mô hình

Động lực học rừng

Từng cây nảy mầm, cạnh tranh ánh sáng và chết đi qua nhiều thế kỷ.

Câu hỏi nó trả lời: Khu rừng này sẽ trông ra sao sau hai trăm năm?

Bỏ qua: Một loài cây sẽ phản ứng thế nào với khí hậu đang thay đổi vẫn còn khó hiệu chỉnh.

Chạy trên: khoảng 10¹³ FLOPS sơ lược một cụm máy của trường đại học theo dõi từng cây riêng lẻ qua nhiều thế kỷTừ: 1970 Mô hình khoảng trống JABOWA của Botkin, Janak và Wallis về diễn thế rừng

Quản lý thủy sản và động vật hoang dã

Nguồn cá hay động vật bị khai thác, với sinh sản, tăng trưởng và bất định.

Câu hỏi nó trả lời: Mỗi năm có thể đánh bắt bao nhiêu mà quần thể không sụp đổ?

Bỏ qua: Việc đánh giá trữ lượng cá phụ thuộc vào số liệu đánh bắt có thể không đầy đủ hoặc bị khai sai.

Chạy trên: khoảng 10¹¹ FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn chạy một mô hình đánh giá trữ lượng nguồn lợiTừ: 1957 Mô hình động của Beverton và Holt về quần thể cá bị khai thác

Vùng phân bố của loài

Nơi các loài có thể sống, và vùng phân bố của chúng dịch chuyển ra sao khi khí hậu thay đổi.

Câu hỏi nó trả lời: Loài này sẽ sống sót được ở đâu trong năm mươi năm nữa?

Bỏ qua: Giả định khí hậu là giới hạn chính của vùng phân bố, đánh giá thấp cạnh tranh và phát tán.

Chạy trên: khoảng 10¹¹ FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn khớp một mô hình phạm vi sinh khí hậuTừ: 1986 các mô hình đường bao sinh khí hậu đời đầu dự đoán phân bố loài

Bệnh ở động vật hoang dã

Nhiễm trùng lan qua các quần thể động vật, và đôi khi tràn sang người.

Câu hỏi nó trả lời: Liệu căn bệnh này có thể quét sạch quần thể không, và mồi tiêm phòng có thể ngăn nó không?

Bỏ qua: Tốc độ tiếp xúc giữa các động vật hoang dã khó quan sát trực tiếp.

Chạy trên: khoảng 10¹² FLOPS sơ lược một cụm máy của trường đại học mô phỏng sự lây bệnh trong một quần thể hoang dãTừ: 1991 các mô hình mô phỏng đời đầu về sự lan của bệnh dại qua quần thể cáo

Mô hình hệ sinh thái tổng quát

Một mô hình cơ chế trong đó mọi loại sinh vật, từ sinh vật phù du đến động vật lớn, ăn, lớn lên, sinh sản và phát tán theo những quy tắc chung trên khắp toàn cầu.

Câu hỏi nó trả lời: Các mẫu hình toàn cầu của cấu trúc hệ sinh thái có thể nảy sinh từ quy tắc cho từng sinh vật không?

Bỏ qua: Các loài riêng lẻ không được theo dõi, chỉ có các nhóm chức năng.

Chạy trên: khoảng 10¹⁴ FLOPS sơ lược Các lần chạy toàn cầu theo đoàn hệ cho nhiều năm mô phỏngTừ: 2014 Emergent global patterns of ecosystem structure and function from a mechanistic general ecosystem model (2014) nguồn

Động lực học quần thể kết hợp

Một loài sống trong nhiều mảnh môi trường sống trên một cảnh quan, tuyệt chủng ở một số mảnh và tái định cư ở những mảnh khác, và mô hình hỏi liệu cả quần thể có tồn tại được không.

Câu hỏi nó trả lời: Một loài có sống sót được trong một cảnh quan bị chia cắt không?

Bỏ qua: Sự phát tán được biểu diễn bằng một nhân đơn giản và chất lượng môi trường sống cục bộ được giữ cố định.

Chạy trên: khoảng 10⁸ FLOPS sơ lược mô phỏng chiếm dụng mảnh trên một máy tính xách tay.Từ: 1994 Hanski, một mô hình thực tiễn về động lực học của quần thể kết hợp. nguồn

Mô hình sinh thái dựa trên cá thể

Mỗi cây hay con vật được biểu diễn riêng với trạng thái của nó, để các mẫu hình quần thể nảy sinh từ nhiều cuộc đời cá thể.

Câu hỏi nó trả lời: Những mẫu hình quần thể nào nảy sinh từ tương tác giữa các cá thể?

Bỏ qua: Tham số của từng cá nhân khó đo và khó kiểm chứng.

Chạy trên: khoảng 10⁹ FLOPS sơ lược mô phỏng dựa trên cá thể của một cảnh quan trên một máy trạm.Từ: 1988 Huston, DeAngelis và Post, các mô hình máy tính mới thống nhất lý thuyết sinh thái. nguồn

Mô hình khả năng phục hồi của rạn san hô

San hô, tảo và cá ăn tảo cạnh tranh trên một rạn qua tăng trưởng, gặm cỏ và nhiễu loạn, và mô hình hỏi liệu một rạn có thể chuyển từ san hô sang tảo không.

Câu hỏi nó trả lời: Chăn thả bao nhiêu thì giữ được rạn san hô khỏi chuyển sang tảo?

Bỏ qua: Nguồn cung ấu trùng và tác động của sự ấm lên được mô hình hóa theo những cách đơn giản hóa.

Chạy trên: khoảng 10⁸ FLOPS sơ lược mô phỏng rạn san hô theo không gian trên một máy trạm.Từ: 2007 Mumby, Hastings và Edwards, các ngưỡng và khả năng phục hồi của rạn san hô Caribe. nguồn

Mạng lưới không gian của vật chủ-ký sinh và sâu hại

Vật chủ và loài ký sinh parasitoid sống trên một lưới với sự di chuyển cục bộ, và những hoa văn xoắn ốc, hỗn loạn phức tạp xuất hiện, làm ổn định những tương tác vốn không ổn định.

Câu hỏi nó trả lời: Không gian có thể để kẻ săn mồi và con mồi cùng tồn tại khi nếu không thì chúng không thể không?

Bỏ qua: Cảnh quan thật không phải là lưới đồng đều.

Chạy trên: khoảng 10⁶ FLOPS sơ lược mạng ánh xạ ghép đôi trên một máy tính xách tay.Từ: 1991 Hassell, Comins và May, cấu trúc không gian và hỗn loạn trong động lực học quần thể côn trùng. nguồn

Đánh giá chiến lược quản lý nghề cá

Một nguồn cá mô phỏng và nghề đánh bắt của nó được chạy dưới các quy tắc khai thác khác nhau, với dữ liệu nhiễu và sự bất định được đưa ngược vào mỗi quy tắc, để tìm các quy tắc hiệu quả bất chấp sai sót.

Câu hỏi nó trả lời: Quy tắc thu hoạch nào giữ cho một quần thể khỏe mạnh khi ta không biết quy mô của nó?

Bỏ qua: Các mô hình vận hành dựa trên giả định về sinh học của trữ lượng và ngư dân, có thể sai.

Chạy trên: khoảng 10⁹ FLOPS sơ lược hàng nghìn dự phóng quản lý mô phỏng trên một cụm máy tính.Từ: 1999 Butterworth và Punt, kinh nghiệm trong việc đánh giá và triển khai các quy trình quản lý. nguồn

Mô hình hệ sinh thái cân bằng khối lượng dinh dưỡng

Một mạng lưới thức ăn biển được mô tả như các dòng sinh khối cân bằng giữa các nhóm, rồi chạy theo thời gian để xem tác động của việc đánh bắt hay những thay đổi ở loài săn mồi.

Câu hỏi nó trả lời: Điều gì xảy ra với cả hệ sinh thái khi một loài bị đánh bắt mạnh hơn?

Bỏ qua: Các nhóm bị gộp chung lại và dữ liệu về chế độ ăn còn chắp vá.

Chạy trên: khoảng 10⁷ FLOPS sơ lược chạy cân bằng và động theo thời gian trên một máy tính xách tay.Từ: 1997 Walters, Christensen và Pauly, dựng các mô hình động cho hệ sinh thái bị khai thác từ các đánh giá cân bằng khối lượng dinh dưỡng. nguồn

Mô hình hệ sinh thái sinh vật phù du

Chất dinh dưỡng, thực vật phù du, động vật phù du và mảnh vụn ở lớp mặt đại dương được liên kết bằng tăng trưởng, ăn cỏ và chìm xuống.

Câu hỏi nó trả lời: Sản lượng sinh vật phù du phản ứng thế nào với ánh sáng, dinh dưỡng và sự xáo trộn?

Bỏ qua: Nhiều loài bị gộp thành vài nhóm và các tham số khác nhau theo vùng.

Chạy trên: khoảng 10¹⁰ FLOPS sơ lược ghép với các mô hình hoàn lưu đại dương trên một cụm máy.Từ: 1990 Fasham, Ducklow và McKelvie, một mô hình dựa trên nitơ về động lực sinh vật phù du trong lớp xáo trộn của đại dương. nguồn

Mô hình phú dưỡng hồ

Chất dinh dưỡng, tảo, thực vật và cá trong một hồ nông được mô hình hóa để hỏi khi nào nước trong chuyển sang đục và làm sao phục hồi.

Câu hỏi nó trả lời: Một hồ chịu được bao nhiêu dinh dưỡng trước khi đục, và phục hồi có đảo ngược được không?

Bỏ qua: Mỗi hồ cần hiệu chuẩn riêng và động lực trầm tích còn bất định.

Chạy trên: khoảng 10⁷ FLOPS sơ lược phương trình vi phân thường trên một máy tính xách tay.Từ: 1995 Janse và Van Liere, PCLake, một công cụ mô hình hóa để đánh giá các kịch bản phục hồi hồ. nguồn

Phát tán ấu trùng biển và tính kết nối

Ấu trùng ảo được thả ra từ các rạn san hô và được dòng hải lưu mô hình mang đi, dựng nên bản đồ quần thể nào cung cấp cho quần thể nào.

Câu hỏi nó trả lời: Rạn nào gieo mầm cho rạn nào, và khu bảo vệ nên rộng bao nhiêu?

Bỏ qua: Hành vi và tỷ lệ chết của ấu trùng còn được quan sát kém.

Chạy trên: khoảng 10¹² FLOPS sơ lược theo dõi hạt trong đầu ra mô hình đại dương trên một cụm máy.Từ: 2006 Cowen và các đồng nghiệp, thang đo tính kết nối trong quần thể biển. nguồn

Mô hình đàn ong mật và cảnh quan

Ấu trùng, ong thợ và kho dự trữ của cả một đàn ong được mô phỏng từng ngày, với ong kiếm ăn lấy mật từ hoa khắp cảnh quan và đối mặt với ve, thuốc trừ sâu và thời tiết.

Câu hỏi nó trả lời: Đàn ong này có qua được mùa đông trong cảnh quan này không?

Bỏ qua: Nguồn hoa của cảnh quan và các quyết định của ong được đơn giản hóa, còn việc ong chúa hỏng và bệnh tật chỉ được đưa vào sơ sài.

Chạy trên: khoảng 10⁹ FLOPS sơ lược vài phút cho mỗi năm khuẩn lạc trên một máy tính xách tay.Từ: 2014 Mô hình BEEHAVE của Becher và các đồng nghiệp về động lực đàn ong mật và việc kiếm ăn. nguồn

Dịch vụ thụ phấn trên các cảnh quan

Các điểm làm tổ của ong dại và nguồn hoa được lập bản đồ trên một cảnh quan, và mỗi cánh đồng cây trồng được ước tính lượng côn trùng thụ phấn ghé thăm.

Câu hỏi nó trả lời: Môi trường sống xung quanh cung cấp bao nhiêu sự thụ phấn cho cây trồng, và sẽ ra sao nếu nó bị loại bỏ?

Bỏ qua: Việc ong kiếm ăn được rút gọn thành sự suy giảm theo khoảng cách từ tổ, và số lượng ong là chỉ dẫn yếu cho năng suất cây trồng thực tế.

Chạy trên: khoảng 10⁸ FLOPS sơ lược vài giây đến vài phút cho mỗi vùng trên một máy tính xách tay.Từ: 2009 Mô hình của Lonsdorf và các đồng nghiệp về dịch vụ thụ phấn trên các cảnh quan nông nghiệp. nguồn

Mô hình phát tán hạt giống và phấn hoa nhờ gió

Hạt giống và phấn hoa thả vào không khí rối được gió mang đi và rơi ngẫu nhiên, dựng nên một phân bố nơi chúng đáp xuống.

Câu hỏi nó trả lời: Hạt giống của một loài cây phát tán được bao xa, và nó lan nhanh đến mức nào?

Bỏ qua: Những bước nhảy dài hiếm có ý nghĩa nhất với sự lan truyền nhưng khó đo nhất, nên phần đuôi của phân bố được biết rất kém.

Chạy trên: khoảng 10⁸ FLOPS sơ lược vài phút trên một máy tính xách tay.Từ: 1989 Khung lý thuyết của Okubo và Levin để phân tích dữ liệu về sự phát tán hạt giống và phấn hoa nhờ gió. nguồn

Dự báo sinh thái ngắn hạn

Một mô hình hệ sinh thái được chạy tiến lên từ vài ngày đến vài năm và cập nhật mỗi khi có quan sát mới, như cách dự báo thời tiết.

Câu hỏi nó trả lời: Có thể dự báo trạng thái của một hồ, khu rừng hay nghề cá vào mùa tới, với sai số trung thực không?

Bỏ qua: Dữ liệu sinh thái thưa so với dữ liệu thời tiết, và các quá trình ít được biết hơn, nên dự báo thường chỉ nhỉnh hơn một mức cơ sở đơn giản một chút.

Chạy trên: khoảng 10¹² FLOPS sơ lược các tổ hợp hàng nghìn lần chạy được làm mới trên một cụm máy.Từ: 2018 Khung của Dietze và các đồng nghiệp cho dự báo sinh thái lặp ngắn hạn. nguồn

Mô hình hệ sinh thái phổ kích thước

Mọi sinh vật trong một hệ sinh thái được gom theo kích thước cơ thể, với năng lượng chuyển từ nhỏ sang lớn khi chúng ăn và bị ăn, còn tăng trưởng và tử vong chỉ do kích thước quyết định.

Câu hỏi nó trả lời: Áp lực đánh bắt định hình lại cân bằng giữa cá nhỏ và cá lớn ngoài biển thế nào?

Bỏ qua: Danh tính loài bị bỏ qua, nên các loài săn mồi cùng kích thước nhưng khác chế độ ăn bị coi là một.

Chạy trên: khoảng 10⁹ FLOPS sơ lược vài phút đến vài giờ trên một máy trạm.Từ: 1978 Phương trình phụ thuộc thời gian của Silvert và Platt cho dòng năng lượng qua hệ sinh thái biển khơi theo kích thước. nguồn

Mô hình cộng đồng trung tính

Một quần xã các loài được coi là giống hệt nhau về sinh sản, tử vong và phát tán, chỉ có ngẫu nhiên và di cư quyết định loài nào phổ biến.

Câu hỏi nó trả lời: Bao nhiêu phần của khuôn mẫu độ phong phú các loài không cần đến bất kỳ khác biệt nào giữa chúng?

Bỏ qua: Các loài thật rõ ràng khác nhau, nên mô hình chỉ có tác dụng như một mô hình không (null) để so sánh, chứ không phải mô tả bất kỳ cộng đồng nào.

Chạy trên: khoảng 10⁹ FLOPS sơ lược vài phút trên một máy tính xách tay.Từ: 1976 Phân tích mô hình trung tính của Caswell về cấu trúc quần xã. nguồn

Di truyền học quần thể

Các biến thể gen trôi dạt, đột biến và bị chọn lọc qua các thế hệ.

Câu hỏi nó trả lời: Bao nhiêu phần của biến thiên ta thấy là ngẫu nhiên, và bao nhiêu là do chọn lọc?

Bỏ qua: Quần thể thật vi phạm các giả định đơn giản hóa về giao phối ngẫu nhiên và kích thước không đổi.

Chạy trên: khoảng 10¹² FLOPS sơ lược một cụm máy của trường đại học mô phỏng trôi dạt và chọn lọc trên một hệ genTừ: 1964 các mô phỏng máy tính đời đầu về trôi dạt di truyền theo lý thuyết trung tính

Mô phỏng hợp nhất và phát sinh loài

Cây gia hệ của các gen hay loài, được mô phỏng ngược theo thời gian để thử các phương pháp đọc DNA thật.

Câu hỏi nó trả lời: Phương pháp có thể khôi phục lịch sử thật từ DNA không?

Bỏ qua: Giả định một lịch sử quần thể đơn giản; nhân khẩu học thực tế phức tạp hơn.

Chạy trên: khoảng 10¹¹ FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn mô phỏng cây gen ngược theo thời gianTừ: 1983 Phần mềm mô phỏng hợp nhất (coalescent) đầu tiên của Hudson cho di truyền học quần thể

Nguồn gốc sự sống

Các hóa chất đơn giản tạo thành mạng tự sao chép và cạnh tranh.

Câu hỏi nó trả lời: Hóa học có thể vượt qua ranh giới sang sinh học bằng cách nào?

Bỏ qua: Chưa có mô phỏng nào tạo ra thứ gì có thể coi là sống.

Chạy trên: khoảng 10¹² FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn mô phỏng các mạng hóa học tự nhân bảnTừ: 1971 Các mô hình siêu chu trình của Eigen và Schuster về hóa học tự nhân bản

Đồng tiến hóa vật chủ và ký sinh trùng

Vật chủ phát triển khả năng phòng vệ còn ký sinh trùng tiến hóa cách vượt qua, quần thể mô phỏng của mỗi thế hệ đáp lại thế hệ kia trong một cuộc chạy đua vũ trang được mô hình hóa, không có người thắng cố định.

Câu hỏi nó trả lời: Một cuộc chạy đua vũ trang giữa vật chủ và ký sinh có đạt cân bằng không, hay nó tiếp diễn vô hạn mà không bên nào có lợi thế lâu dài?

Bỏ qua: Vật chủ và ký sinh trùng thật đồng tiến hóa cùng lúc với mọi thứ khác trong môi trường của chúng.

Chạy trên: khoảng 10¹¹ FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn chạy một mô hình đồng tiến hóa nhiều thế hệTừ: 1990 các mô phỏng đời đầu thử giả thuyết Nữ hoàng Đỏ về đồng tiến hóa

Mô hình hình thành loài và tiến hóa vĩ mô

Các dòng dõi tách ra, tồn tại và tuyệt chủng qua hàng triệu năm mô phỏng, để kiểm tra những quy tắc đơn giản sẽ tạo ra khuôn mẫu đa dạng và hình dạng cây phả hệ nào.

Câu hỏi nó trả lời: Liệu mẫu hình các loài ta thấy có thể đến chỉ từ sự sinh và tử đơn giản của các dòng dõi không?

Bỏ qua: Hồ sơ hóa thạch và di truyền chắp vá, nên nhiều quy tắc khác nhau có thể khớp cùng một mẫu hình.

Chạy trên: khoảng 10¹⁰ FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn mô phỏng các quá trình phân nhánh sinh - tửTừ: 1969 các mô hình sinh - tử đời đầu về sự đa dạng hóa dùng để nghiên cứu các cây tiến hóa

Chọn lọc giới tính và tiến hóa chọn bạn tình

Một quần thể mô phỏng trong đó một đặc điểm trang trí và sở thích đối với nó cùng tiến hóa, để thử xem riêng sự lựa chọn của con cái có thể chạy đến cực đoan hay không.

Câu hỏi nó trả lời: Chỉ riêng việc chọn bạn tình có thể đẩy một tính trạng tới cực đoan xa hoa, tốn kém không?

Bỏ qua: Giả định sở thích và đặc điểm di truyền được một cách đơn giản, điều này đơn giản hơn phần lớn việc chọn bạn tình thật.

Chạy trên: khoảng 10¹⁰ FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn chạy một mô hình di truyền của các tính trạng liên kếtTừ: 1981 Mô hình di truyền quần thể của Lande về chọn lọc giới tính mất kiểm soát

Động lực học thích nghi của đồng tiến hóa

Một tính trạng tiến hóa nhờ các đột biến tác động nhỏ được thử với quần thể hiện tại, dẫn đến các trạng thái ổn định tiến hóa hoặc tách thành các nhánh.

Câu hỏi nó trả lời: Tiến hóa dừng lại ở đâu, và khi nào một dòng dõi tách ra?

Bỏ qua: Giả định các đột biến hiếm và không gian tính trạng đơn giản.

Chạy trên: khoảng 10⁶ FLOPS sơ lược phân tích và mô phỏng trên một máy tính xách tay.Từ: 1996 Dieckmann và Law, lý thuyết động lực của đồng tiến hóa suy ra từ các quá trình sinh thái ngẫu nhiên. nguồn

Mô hình quần thể gene drive

Một yếu tố di truyền lan nhanh hơn kiểu di truyền thông thường được thả vào một quần thể được mô hình hóa để hỏi liệu nó có thể kìm hãm hoặc thay đổi một loài gây hại hay không.

Câu hỏi nó trả lời: Một gene drive có lan trong một quần thể hoang dã không, và kháng có thể chặn nó không?

Bỏ qua: Sự phát tán thật và sự tiến hóa kháng thuốc được biết rất kém trước khi thả ra.

Chạy trên: khoảng 10⁸ FLOPS sơ lược mô phỏng quần thể theo không gian có di truyền học trên một máy trạm.Từ: 2003 Burt, các gen ích kỷ đặc hiệu theo vị trí như công cụ để kiểm soát và biến đổi di truyền các quần thể tự nhiên. nguồn

Mô phỏng hệ gen theo thời gian xuôi

Từng cá thể và hệ gen của nó được theo dõi qua các thế hệ, với chọn lọc, liên kết gen và nhân khẩu học đa dạng, để xem các mẫu DNA thật hình thành ra sao.

Câu hỏi nó trả lời: Chọn lọc và lịch sử quần thể để lại gì trong bộ gen của một loài?

Bỏ qua: Quy mô quần thể được giảm bớt để việc chạy khả thi, làm lệch cân bằng giữa chọn lọc và trôi dạt.

Chạy trên: khoảng 10¹⁴ FLOPS sơ lược vài ngày trên một cụm máy cho một quần thể lớn qua nhiều thế hệ.Từ: 2013 SLiM của Messer, một bộ mô phỏng tiến hóa theo thời gian xuôi có chọn lọc và liên kết. nguồn

Chiến lược tranh đấu của loài vật

Các cá thể gặp nhau ngẫu nhiên để tranh một nguồn lực chọn trong các chiến lược cố định, và hỗn hợp ổn định ở một mức mà không thể đột biến nào cải thiện thêm.

Câu hỏi nó trả lời: Khi nào đánh nhau hay nhượng bộ là chính sách tốt hơn, tùy vào việc người khác làm gì?

Bỏ qua: Động vật bị rút gọn thành một danh sách ngắn các chiến lược, không có học tập, trí nhớ hay khác biệt cá thể.

Chạy trên: khoảng 10⁶ FLOPS sơ lược vài giây trên một máy tính xách tay.Từ: 1973 'The logic of animal conflict' của Maynard Smith và Price. nguồn

Phân tích khả năng tồn tại của quần thể

Sinh sản, tử vong và thảm họa của một quần thể nhỏ đang bị đe dọa được chạy tiến lên nhiều lần để ước tính khả năng nó sống sót và trong bao lâu.

Câu hỏi nó trả lời: Quần thể này có khả năng tuyệt chủng trong một trăm năm tới đến đâu?

Bỏ qua: Các mẫu nhỏ của một loài hiếm khiến chính các số liệu đầu vào rất không chắc chắn.

Chạy trên: khoảng 10¹⁰ FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn chạy hàng nghìn quỹ đạo ngẫu nhiênTừ: 1980 các mô hình ngẫu nhiên đời đầu ước tính rủi ro tuyệt chủng cho loài nguy cấp

Thiết kế khu bảo tồn và hành lang

Các địa điểm ứng viên và các liên kết giữa chúng được chấm điểm theo chi phí và các loài chúng sẽ bảo vệ, rồi tìm mạng lưới khu bảo tồn nhỏ nhất bao phủ được nhiều nhất.

Câu hỏi nó trả lời: Tập hợp các thửa đất nào bảo vệ được nhiều loài nhất với chi phí thấp nhất?

Bỏ qua: Tối ưu hóa cho dữ liệu loài hiện có, vốn chỉ là một phần nhỏ của những gì thật sự sống ở đó.

Chạy trên: khoảng 10¹⁰ FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn giải bài toán tối ưu chọn khu bảo tồnTừ: 1988 các thuật toán chọn khu bảo tồn có hệ thống đời đầu cho quy hoạch bảo tồn

Lập kế hoạch tái thả và di dời

Một nhóm sáng lập nhỏ được thả vào môi trường sống mới hoặc cũ, theo dõi tiến về phía trước để xem nó có tạo lập được không, dựa trên sức chứa của khu vực và di truyền của các cá thể sáng lập.

Câu hỏi nó trả lời: Thả những con vật này ở đây có thật sự tạo nên một quần thể bền vững không?

Bỏ qua: Chất lượng môi trường sống và nguy cơ bệnh tại nơi thả thường chỉ được ước tính sơ lược chứ không đo.

Chạy trên: khoảng 10¹⁰ FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn chạy một mô hình quần thể sáng lậpTừ: 1990 các mô hình mô phỏng đời đầu dùng để lên kế hoạch tái du nhập một loài thú lớn

Sự lan rộng của loài xâm lấn

Một loài du nhập lan trên cảnh quan từng ô một, và tác động của rào chắn, tiêu hủy hay kiểm soát sinh học lên việc nó đi được bao xa.

Câu hỏi nó trả lời: Loài xâm lấn này sẽ lan nhanh đến đâu, và nỗ lực kiểm soát nên đặt vào đâu trước?

Bỏ qua: Loài xâm lấn mới thường lan theo những cách mà không cuộc xâm lấn nào trong quá khứ chuẩn bị cho mô hình.

Chạy trên: khoảng 10¹⁰ FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn chạy một mô hình lan truyền trên cảnh quanTừ: 1951 Mô hình khuếch tán của Skellam về một quần thể đang lan

Trò chơi săn trộm và tuần tra chống săn trộm

Kiểm lâm và kẻ săn trộm như người chơi trong một trò chơi lặp trên bản đồ một khu bảo tồn, dùng để quyết định nơi tuần tra khi không thể có mặt ở mọi nơi.

Câu hỏi nó trả lời: Nên cử số kiểm lâm có hạn đi tuần ở đâu để làm được nhiều nhất trước một kẻ săn trộm có chiến lược?

Bỏ qua: Giả định một kẻ săn trộm duy lý, kiên nhẫn, trong khi phần lớn các vụ mang tính cơ hội.

Chạy trên: khoảng 10¹⁰ FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn giải một trò chơi an ninh trên bản đồ tuần traTừ: 2014 các mô hình trò chơi an ninh đời đầu áp dụng cho việc xếp lịch tuần tra của kiểm lâm bảo vệ động vật hoang dã

Mô hình hóa tái hoang dã và thác dinh dưỡng

Một loài săn mồi hay loài then chốt khác được thêm trở lại vào một mạng lưới thức ăn, theo dõi các tác động dây chuyền của nó lên con mồi, thực vật và thậm chí cả sông ngòi.

Câu hỏi nó trả lời: Điều gì xảy ra với phần còn lại của hệ sinh thái nếu ta đưa loài này trở lại?

Bỏ qua: Những chuỗi thác nổi tiếng mất hàng chục năm mới diễn ra, và dễ mô hình hóa sau sự việc hơn là dự đoán trước.

Chạy trên: khoảng 10¹⁰ FLOPS sơ lược một máy trạm để bàn chạy một mô hình mạng lưới thức ăn nhiều loàiTừ: 1995 chó sói được đưa trở lại Yellowstone, sau đó được mô hình hóa về các hiệu ứng dây chuyền