Эволюционно стабильные стратегии

Описание лабораторной установки

Лабораторная установка

Лаборатория «Эволюционно стабильные стратегии» позволяет моделировать различные формы социального поведения виртуальных животных (при конкуренции за пищу, сотрудничестве, воспитании детенышей) и выяснять, какие из них обеспечивают особям эволюционное преимущество.

Компоненты интерактивных моделей

• Среда обитания популяции – «поле» определенного размера. Может включать барьеры, непроницаемые для особей.
• Популяция вида с заданными параметрами жизненного цикла, питания, размножения и определенным набором поведенческих стратегий.
• Графики и столбчатые диаграммы, позволяющие отслеживать изменения численности представителей разных стратегий.

Общие характеристики особей

В моделях вам встретятся виртуальные организмы, населяющие среду обитания, способные к размножению и расселению. Все особи принадлежат к одному виду. Возможно создание как раздельнополых особей, так и гермафродитов. В процессе жизнедеятельности особи расходуют определенную энергию на поддержание жизни, перемещение, выкармливание потомства, накопление запасных веществ, а также на добывание пищи и на драки – конфликты с другими особями за пищевой ресурс. Эти потери энергии выражаются в потере массы, которую нужно восполнять путем потребления пищи. Пищевой ресурс появляется в клетках поля в каждый такт времени в ограниченном количестве.

При достаточном питании особи приобретают способность к вынашиванию потомства. Тогда при встрече самца и самки в одной клетке поля возможно скрещивание. В том случае, если особи являются гермафродитами, особь в каждый момент времени считается либо самцом, либо самкой. После скрещивания самка (или гермафродит, оказавшийся в роли самки) начинает вынашивание потомства и через период вынашивания производит на свет одного детеныша.

В некоторых моделях до достижения возраста зрелости детеныш не способен питаться самостоятельно и нуждается в выкармливании. Выкармливает детеныша либо его собственная мать, либо другая самка, оказавшаяся в той же клетке поля. Незрелый детеныш всегда перемещается вместе с матерью, даже если она не выкармливает его. Как только детеныш достигает возраста зрелости, он может начать передвигаться независимо от родительской особи.

При создании вида и начальном заселении поля особи в популяции различаются по возрасту и находятся на разных этапах репродуктивного цикла.

Пространственное распределение особей и ресурсов, перемещение особей

Поле разделено на клетки. В одной клетке поля может находиться до двух взрослых особей, которые могут вступать во взаимодействия. Детеныши, которые еще не начали самостоятельно питаться, находятся в одной ячейке вместе с матерью. Каждый такт времени особь старается перейти в свободную соседнюю клетку, если такая имеется.

В каждый такт времени в клетке поля доступно определенное количество пищевого ресурса, которое может быть потреблено особями в той же клетке. Если в клетке находятся две взрослые особи, они могут конкурировать за пищевой ресурс (в этом случае вся пища достается только одной особи) или делить доступную пищу пополам. Судьба пищевого ресурса определяется поведенческими стратегиями особей.

Стратегии поведения

Особи в одной популяции могут придерживаться различных поведенческих стратегий. Стратегия поведения – это совокупность вариантов поведения в следующих ситуациях: при конфликтах за пищевой ресурс (инициирование драки за ресурс и участие в навязанной драке), при совместной охоте на добычу (сотрудничество или обман напарника), при дележке пищей с другими особями, при выкармливании детеныша, при ухаживании за половым партнером и спаривании. Так, примером стратегии родительского поведения самки может быть следующая: «выкармливай молоком своего детеныша и не выкармливай чужих детенышей». Детеныш наследует стратегию поведения от одного из родителей.

Если одна из поведенческих стратегий, будучи принята большинством членов популяции, подавляет все остальные стратегии, она называется эволюционно стабильной стратегией.

Счетчики

На графике и столбчатой диаграмме можно отслеживать, как со временем изменяются количественные соотношения представителей разных стратегий в популяции.