Collaborative Research: Modeling Animal Dispersal: Linking the Ideal to the Real

合作研究:模拟动物扩散:将理想与现实联系起来

基本信息

  • 批准号:
    1853465
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 18万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-08-15 至 2022-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Animal movement behaviors fundamentally influence the dynamics of populations and the interactions of species. Consequently, understanding animal movement is crucial to understanding ecological processes such as the growth and decline of wildlife populations and the spread of disease. Recent advances in remote sensing, GIS, and other technologies and in methods of analyzing data have greatly increased scientists' biological understanding of animal movement behavior. Similarly, recent advances in mathematical modeling and analysis have greatly increased scientists' theoretical insight about what movement strategies would optimize the fitness of ideal animals in variable landscapes. However, those two directions of research have mostly developed independently. This applied mathematics project will help build a bridge between mathematical and biological aspects of animal movement in dynamic landscapes. This bridge will strengthen understanding of how different types of animal movement behavior influence the performance and persistence of species and the outcomes of species interactions. The mathematical models will be informed by empirical data from animal tracking studies (especially those involving movement by deer, caribou, and similar animals). This project will draw on a variety of modeling frameworks (e.g., partial differential equations, partial integro-differential equations, integro-difference equations) to build mathematical representations of animal movements in dynamic landscapes. The research will use models and mathematical analysis to explore why many species seem to use similar movement strategies to search for resources and how those search strategies depend on landscape types. These efforts will provide insight into how landscape dynamics such as the spatial and temporal distributions of resources drive individual movement behavior, and how movement then produces the population level distribution patterns characteristic of different species. By focusing on the question of how animals use perceptual information to inform movement behaviors, these studies will provide insights into how population patterns such as home range residency, migration, or nomadism might evolve. The project will feature the development of new kinds of models and of the new mathematics required for their analysis, such as movement models that incorporate cognition (e.g., switching between dispersal modes based on information that might be nonlocal in origin). The analysis of the new models will lead to advances in the theory of partial differential equations and integro-difference equations.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
动物运动行为从根本上影响种群的动力和物种的相互作用。因此,理解动物运动对于理解生态过程至关重要,例如野生动植物种群的生长和下降和疾病的传播至关重要。遥感,GIS和其他技术以及分析数据的方法的最新进展大大提高了科学家对动物运动行为的生物学理解。同样,数学建模和分析的最新进展大大提高了科学家对哪些运动策略将优化理想动物在可变景观中的适应性的理论见解。但是,这两个研究方向主要是独立发展的。该应用数学项目将有助于在动态景观中的动物运动的数学和生物学方面之间建立桥梁。 这座桥将加强了解不同类型的动物运动行为如何影响物种的表现和持久性以及物种相互作用的结果。数学模型将通过动物跟踪研究的经验数据(尤其是涉及鹿,驯鹿和类似动物运动的经验数据)来告知。该项目将利用各种建模框架(例如,部分微分方程,部分间距差异方程,截向方程式)来构建动态景观中动物运动的数学表示。该研究将使用模型和数学分析来探讨为什么许多物种似乎使用类似的运动策略来搜索资源以及这些搜索策略如何依赖景观类型。这些努力将提供有关资源的空间和时间分布等景观动态如何推动个人运动行为以及运动如何产生不同物种特征的种群分布模式的洞察力。通过关注动物如何使用感知信息为运动行为提供信息的问题,这些研究将提供有关诸如家庭范围居住,移民或游牧民族等人口模式如何发展的见解。该项目将以新型模型的开发以及其分析所需的新数学的开发,例如包括认知的运动模型(例如,基于可能在原点非本地的信息之间切换分散模式之间的切换)。对新模型的分析将导致部分微分方程理论和全面差异方程式的进步。该奖项反映了NSF的法定任务,并使用基金会的知识分子优点和更广泛的影响审查标准,认为值得通过评估来获得支持。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
For everything there is a season: Analysing periodic mortality patterns with the cyclomort r package
  • DOI:
    10.1111/2041-210x.13305
  • 发表时间:
    2019-10-28
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Gurarie, Eliezer;Thompson, Peter R.;Joly, Kyle
  • 通讯作者:
    Joly, Kyle
Tactical departures and strategic arrivals: Divergent effects of climate and weather on caribou spring migrations
  • DOI:
    10.1002/ecs2.2971
  • 发表时间:
    2019-12-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Gurarie, Eliezer;Hebblewhite, Mark;Boelman, Natalie
  • 通讯作者:
    Boelman, Natalie
Improved foraging by switching between diffusion and advection: benefits from movement that depends on spatial context
通过在扩散和平流之间切换来改善觅食:取决于空间背景的运动的好处
  • DOI:
    10.1007/s12080-019-00434-w
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Fagan, William F.;Hoffman, Tyler;Dahiya, Daisy;Gurarie, Eliezer;Cantrell, Robert Stephen;Cosner, Chris
  • 通讯作者:
    Cosner, Chris
Spatial Ecology: Herbivores and Green Waves — To Surf or Hang Loose?
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  • DOI:
    10.1016/j.cub.2020.06.088
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.2
  • 作者:
    Fagan, William F.;Gurarie, Eliezer
  • 通讯作者:
    Gurarie, Eliezer
Behavioral responses to spring snow conditions contribute to long-term shift in migration phenology in American robins
  • DOI:
    10.1088/1748-9326/ab71a0
  • 发表时间:
    2020-04-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Oliver, Ruth Y.;Mahoney, Peter J.;Boelman, Natalie
  • 通讯作者:
    Boelman, Natalie
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知道了