2024美赛A题思路/代码：资源可用性和性别比例

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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：当一个物种能够改变其性别比例以适应资源的变化时，对该物种自身有何影响？

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

1）数据收集
收集有关七鳃鳗及其栖息地的数据，包括七鳃鳗的生长速度、食物可用性、性别比例以及生态系统中的其他关键物种。
定义模型参数，如食物可用性指数、七鳃鳗个体生长速度、性别决定的阈值等。
2）模型构建
模型构建：
生态模型
七鳃鳗性别比例模型
灵敏性分析

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

待定

模型

待定

程序

待定

问题二

待定

思路

待定

模型

待定

程序

待定