2024美赛A题思路/代码：资源可用性和性别比例_美赛2024a题

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去年美赛A题作品：2023美赛A题

题目

背景

尽管一些动物物种不属于通常的雄性或雌性，大多数物种在出生时要么显著地为雄性，要么为雌性。虽然许多物种在出生时表现出1:1的性别比，但其他物种则偏离了这个均衡的性别比例。这被称为性别比的适应性变异。例如，美国短吻鳄孵化蛋的巢穴温度就会影响性别比例。

七鳃鳗的角色非常复杂。在某些湖泊栖息地中，它们被视为寄生物，对生态系统有着显著影响，然而在世界某些地区，如斯堪的纳维亚、波罗的海地区，以及太平洋地区的一些原住民社群中，七鳃鳗也是食物来源。

七鳃鳗的性别比例会根据外部环境变化而变化。海洋七鳃鳗的雌雄成比取决于它们在幼虫阶段的生长速度。快速生长通常受食物可用性的影响。在食物可用性低的环境中，生长率会降低，雄性比例可以达到大约78%的种群。在食物较为丰富的环境中，雄性的比例观察到约为56%。

要求

我们专注于性别比例及其对本地条件依赖性的问题，特别是对于七鳃鳗。七鳃鳗生活在湖泊和海洋的栖息地，会沿河迁移产卵。此任务是为了检验物种能够在资源可用性变化下调整性别比的优势与劣势，以及为了提供生态系统内相互作用的洞见而开发和检验一个模型。你的团队应该开发并检验一个模型以提供对生态系统内相互作用的洞见。

问题一：当七鳃鳗的性别比例变化时，对更大生态系统的影响是什么？
问题二：七鳃鳗的性别比例的变化对七鳃鳗种群本身有何利弊？
问题三：这些性别比例的变化对生态系统的稳定性有何影响？
问题四：在七鳃鳗种群中具有不同性别比例的生态系统能否为生态系统中的其他生物提供优势，例如寄生虫？

词汇表

七鳃鳗： 七鳃鳗（有时不准确地被称为七鳃鳗鳗鱼）是古老的无颌鱼类，属于Petromyzontiformes目。成年七鳃鳗的特征是有一个齿状的、漏斗状的吸口。七鳃鳗主要生活在沿海和淡水区域，并且多见于温带地区。

思路

问题一：七鳃鳗性别比例变化对更大生态系统的影响

生态模型
七鳃鳗性别比例模型

问题二

1）种群相关模型，参数中应该包含资源可用性，性别比、繁殖率等因素
2）求解：遗传算法等优化算法

问题三：性别比例变化对生态系统稳定性的影响

稳定性指标（物种多样性等）
多物种相互作用
扰动相关因素，例如模拟天气等

问题四：能够改变性别比例 以 适应资源变化的物种 自身影响

适应性进化模型（性别，资源考虑进来）
动态演化观察

问题一

思路

构建一个生态系统动态模型。该模型应该能够模拟不同性别比例下七鳃鳗种群与其生态系统之间的相互作用。

种群动态方程
性别比例方程
资源动态方程

如何找最佳参数？网格搜索/随机搜索所有参数值，模拟出最佳效果的对应值。

整个流程就是：
1)理清楚题目背景
2)查询相关文献（必须科学上网，国内没有的！），零散的数据堆我们没啥帮助
3）构建模型：确定相关参数，确定大概模型框架，详细构建模型（就是几个公式）
4）求解模型(带入模拟参数即可）
5）可视化模拟效果
6）待定：如果大家找到真实数据， 再次i带入模拟，得到一个实际效果。找多少数据呢？至少两三行对应数据。

模型

待定

程序

待定

问题二

种群方程，资源方程

思路

模型

待定

程序

待定

问题三

添加更多环境，生态因素

问题四

七鳃鳗种群动态方程
寄生虫种群动态方程

性别转化方程/模型
环境因素的动态变化方程/模型