Investigation of frequency- and density-dependent evolution in sexual and asexual populations  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
37271
Type K
Principal investigator Varga, Zoltán
Title in Hungarian Szexuális és aszexuális populációkban zajló frekvencia-, illetve denzitásfüggő evolúció vizsgálata
Title in English Investigation of frequency- and density-dependent evolution in sexual and asexual populations
Panel Ecology and evolution 1
Department or equivalent Matematika és Természettudományi Alapok Intézet (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences)
Participants Cressman, Ross Eric
Garay, József
Kósa, András
López, Inmaculada
Tallos, Péter
Starting date 2002-01-01
Closing date 2006-12-31
Funding (in million HUF) 9.400
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
Főbb eredmények Több, egymással kölcsönható aszexuális fajra vonatkozóan megadtunk egy monomorf evolúciós stabilitási fogalmat az ökológiai szelekcióra, és alkalmaztuk egyrészt az „ideal free distribution” koncepció két kölcsönható fajra való kiterjesztésére, másrészt diszkrét tulajdonságok evolválódásának leírására. Végül kimutattuk, hogy az adaptív dinamika evolúciós stabilitási fogalma speciális esetként adódik a mi stabilitási fogalmunkból. Két méhfaj és két növényfaj közötti kölcsönhatás estén megmutattuk, hogy a méhek optimális nektárgyűjtése akkor és csak akkor stabilis, ha a hosszú távú morfológiai koevolúció divergens. Megmutattuk, hogy a domináns-recessziv öröklődés esetén a szexuális és az aszexuális populációban zajló frekvenciafüggő szelekció végállapota fenotipikusan azonos. Az általános replikátordinamikára nézve beláttuk, hogy a replikátorok marginális fitneszének varianciája egy egyensúlyi pont környezetében akkor és csak akkor fogy, ha ez az egyensúlyi állapot egyúttal ESS is. A matematikai rendszerelmélet eszközeivel különböző biológiai szituációkban biológiailag interpretálható elégséges feltételeket adtunk meg frekvenciafüggő evolúciós és denzitásfüggő ökológiai modellekben a rendszer megzavart egyensúlya adott idő alatt visszaállítható legyen. E modellekhez ún. megfigyelő rendszert konstruáltunk, amely lehetővé teszi bizonyos indikátor fenotípusok vagy fajok megfigyeléséből a rendszer teljes állapotfolyamatának rekonstruálását.
Results in English
Main results For several interacting asexual species, we introduced a concept of monomorphic evolutionary stability for ecological selection and applied to the extension of the ”ideal free distribution” approach to the case of two interacting species, and also gave a description of the evolution of discrete traits. Finally we proved that the evolutionary stability concept of adaptive dynamics can be obtained as a particular case of our stability concept. For the interaction of two bee and two plant populations, we have shown that the optimal nectar collection of the bees is stable if and only if the long-term morphological coevolution is divergent. We proved that in case of a dominant-recessive inheritance, the terminal state of frequency-dependent selection in sexual and asexual populations phenotypically coincide. For general replicator dynamics we demonstrated that the variance of the marginal fitness of the replicators decreases near an equilibrium if and only if the equilibrium is also an ESS. Using mathematical systems theory, for different biological situations, in both frequency-dependent evolutionary and density-dependent ecological models, we found biologically interpretable sufficient conditions to guarantee that a disturbed system can be controlled back to the equilibrium. For such systems we constructed a so-called observer system that, from the observation of certain indicator phenotypes or species, the whole state process can be reconstructed.
Full text http://real.mtak.hu/141/
Decision
Yes





 

List of publications

  
Scarelli A; Varga Z: Controllability of selection-mutation systems, BIOSYSTEMS 65, No 2-3, 113-121, 2002
Garay J: Many Species Partial Adaptive Dynamics, BIOSYSTEMS 65 No 1,19-23, 2002
Garay BM; Garay J: Total separation and asymptotic stability, UNIV. IAGELL. ACTA Mathematica. Fasc. XL, 126-136., 2002
Garay J; Varga Z: Coincidence of ESAD and ESS in Dominant-recessive Hereditary Systems, J THEOR BIOL 222 , No. 3, 297-305, 2003
Cressman R; Garay J; Varga Z: Evolutionarily Stable Sets in the Single-Locus Frequency-Dependent Model of Natural Selection, J MATH BIOL 47 , No. 5, 465-482, 2003
Varga Z; Scarelli A; Shamandy A: State monitoring of a population system in changing environment, COMMUNITY ECOLOGY 4, No. 1, 73-78, 2003
Cressman R; Garay J: Evolutionary stability in Lotka-Volterra system, J THEOR BIOL 222 , 233-245, 2003
Gámez M; Carreño R; Kósa A; Varga Z: Observability in strategic models of selection, BIOSYSTEMS 71, No 3, 249-255, 2003
Garay J: When Does the Variance of Replicators Fitness Decrease?, J MATH BIOL 47, No. 5, 457 - 464, 2003
Garay J; Cressman R; Varga Z: Optimal behaviour of honey bees based on imitation at fixed densities, COMMUNITY ECOLOGY 4 , No. 2, 219-224, 2003
López I; Gámez M; Carreño R: Observability in dynamic evolutionary models, BIOSYSTEMS 73 No. 2, 99-109, 2004
Cressman R; Garay J: Stablility N-species coevolutionary systems, THEOR POP BIOL 64, No. 4,, 2003
Cressman R; Krivan V; Garay J: Ideal free distributions, evolutionary games, and population dynamics in multiple-species environments, AM NAT 164 (4): 473-489, 2004
Cressman R; Garay J; Scarelli A; Varga Z: The dynamic stability of coalitionist behaviour for two-strategy bimatrix games, THEORY AND DECISION 56(1-2): 141-152, 2004
López I; Gámez M; Varga Z: Equilibrium, observability and controllability in selection-mutation models, BIOSYSTEMS Vol. 81, No1, 65-75., 2005
Garay J: Több fajra vonatkozó evolúciós stabilitási fogalmak, közlésre elfogadva: Magyar Tudomány, 2005/4 390-399., 2005
López I; Gámez M; Carreño R; Varga Z: Recovering genetic processes from phenotypic observation, In: Capasso V (ed.) Mathematical Modelling & Computing in Biologyand &Medicine, Milan: MIRIAM, 2003, pp. 356-361, 2003
López I; Gámez M; Carreño R; Varga Z: Optimization of mean fitness of a population via artificial selection, In: Bars R (ed.) Control Applications of Optimisation, Amsterdam: Elsevier, 2003, pp. 147-150, 2003
López I: Observabilidad y Controlabilidad en Modelos de Evolución, 2003 (tesis doctoral, Universidad de Almería, Servicio de Publicaciones España), CD, Depósito Legal Al-387-2003, ISBN: 84-8240-683-3, 2003
Garay,J: Partial change in mean fitness versus relative advantage in fundamental theorem of natural selection. Proceedings of ECMTB 2005, European Conference On Mathematical and Theoretical Biology), lektorált teljes cikk (2006, megjelenés alatt), Proceedings of ECMTB 2005, European Conference On Mathematical and Theoretical Biology), lektorált teljes cikk (megjelenés alatt), 2006
Garay J: Genetical Reachability, Workshop on Mathematical Population Genetics and Statistical Physics at Erwin Schrödinger Institute, Vienna, 16-20 December, 2002., 2002
Garay J: Genetical reachability: When does a sexual population realize all phenotypic states in linkage equilibrium?, ECMTB2002 Milan, Italy. Abstracts, 247, 2002
Szigeti F; Vera C; Varga Z: Nonlinear system inversion applied to ecological monitoring, IFAC2002 Barcelona, Spain. Abstracts, 210, 2002
Cressman R; Garay J: A game–theoretical model for punctuated equilibrium: species invasion and stasis through coevolution. BioSystem 84: 1-14, BioSystem 84: 1-14, 2006
Scarelli A; Garay J; Varga Z: Evolutionary Dynamics for the Behaviour in a Cooperative, SING 2 – Spain-Italy-Netherlands Meeting on Game Theory14-17 June, 2006, Foggia / Italy. Abstracts, 61., 2006
Varga Z; Carreño R; Gámez M; López I: Extensión del teorema fundamental de Fisher sobre la selección natural. 27 Congreso Nacional de Estadística e Investigación Operativa. 8 -11 April 2003, Lleida, Spain. (pp 1-8, full paper in electronic version), 27 Congreso Nacional de Estadística e Investigación Operativa. 8 -11 April 2003, Lleida, Spain. (pp 1-8, full paper in electronic version), 2003
Varga Z; Carreño R; Gámez M; López I: Controllability of population systems, 2nd International Conference on Mathematical Ecology 5 � 9 Sept. 2003. Alcalá de Henares, Spain. Abstracts No. Pos-Var-a, 2003
Garay J.; Cressman R; Varga Z: A game-theoretical model of a two-species foraging problem concerning bee populations, Conference on Computational and Mathematical Population Dynamics. Trento, Italy, June 21-25, 2004. Abstracts 39, 2004
López I; Gámez M; Carreño R; Varga Z: Optimización de la varianza de la aptitud marginal en un modelo de selección artificial, XXVIII Congreso Nacional de Estadística e Investigación Operativa SEIO�04. Cádiz, España, 25-29 de Oct. 2004. Resúmenes en forma electrónica: http://www.uca.es/ba, 2004
López I; Gámez M; Garay J; Varga Z: Monitoring in a Lotka-Volterra model, BioSystems (in press), 2006
Shamandy A; Scarelli A; Varga Z: Observability of simple ecosystems, 10th Spanish Conference on Biometrics. Oviedo, Spain, May 25-27, 2005 Resúmenes, 161., 2005
López I, Gámez M ; Varga Z: Observer design for phenotypic observation of genetic processes. International Congress of Mathematicians, ICM 2006, 22-30 August, 2006, Madrid / Spain (accepted), ICM 2006, Intl. Congress of Mathematicians, 22-30 August, 2006, Madrid / Spain (accepted), 2006
Garay J; Scarelli A; Cressman R; Varga Z: Dynamic game model for a marketing cooperative with penalty for unfaithfulness, XXX AMASES (Italian Association of Mathematics Applied to Economics and Social Sciences) National Congress. 4-7 September, 2006, Trieste, Italy (accepted), 2006
Garay J: An ecological game-theoretical model for the foraging problem of bees, BIRS Workshop on Evolutionary Games Dynamics, 2006, Banff, Canada. (invited speaker), 2006



Back »