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第一部分 群体行为及其中的未解之谜——秩序性群体行为3

第1章 动物群体及秩序性群体行为3

1.1 动物的生活方式3

1.2 动物为什么群居5

1.3 动物的秩序性群体行为7

1.3.1 动物秩序性群体行为的特点7

1.3.2 鸟的秩序性群体行为9

1.3.3 鱼的秩序性群体行为10

1.4 关于鱼的秩序性群体行为研究的问题13

第2章 为什么及如何研究鱼的秩序性群体行为15

2.1 鱼的群体行为的特殊之处15

2.2 无时不在的秩序性群体行为16

2.3 鱼的秩序性群体行为研究的两大问题18

2.3.1 鱼的秩序性群体行为的生成及维持18

2.3.2 鱼为什么要进行秩序性群体行为19

2.4 鱼的秩序性群体行为研究的主要手段22

2.5 研究鱼的秩序性群体行为的意义23

第3章 鱼群的经典研究25

3.1 牛顿动力学模型25

3.2 个体决策模型27

第4章 鱼的个体行为模型构建的基础32

4.1 可以同时兼顾多个目的而采取行动的鱼33

4.2 鱼的运动方向和速度可以被分别决定36

4.3 视觉系统和侧线同时发挥作用37

4.4 遭遇捕食鱼攻击时被食鱼的逃离方向39

第一部分结语43

第二部分 如何生成并维持秩序性群体行为47

第5章 生成秩序性群体行为的个体行为决策模型47

5.1 鱼的秩序性群体行为研究的第一个问题47

5.2 鱼的秩序性群体行为模型48

5.2.1 鱼如何决定其个体行为48

5.2.2 鱼的相互作用区域49

5.2.3 鱼的模仿行为50

5.2.4 鱼的碰撞回避行为51

5.3 鱼的运动方向、速度的决定及位置52

5.3.1 运动方向52

5.3.2 游动速度55

5.3.3 所在位置55

第6章 鱼的秩序性群体行为的评价变量57

6.1 鱼群的极性ηp（t）57

6.2 平均最近邻距离ηNND（t）58

6.3 鱼群所占据的空间大小ηEX（t）59

6.4 碰撞频率ηCF59

6.5 四个评价变量的重要性分析60

第7章 鱼的秩序性群体行为生成的计算机模拟61

7.1 计算机模拟的实验条件61

7.2 鱼的模仿行为在鱼群形成中的作用61

7.3 鱼的秩序性群体行为评价变量随时间的变化63

7.3.1 ηp（t）、ηNND（t）和ηEX（t）随时间的变化63

7.3.2 ηp（t）、ηNND（t）和ηEX（t）的时间平均值及ηCF与γAL的依存关系65

7.4 相互作用区域、鱼群速度分布的参数对鱼的秩序性群体行为的影响70

7.5 鱼的秩序性群体行为中的自组织临界性72

第8章 鱼的秩序性群体行为在外界扰动下的动态稳定性75

8.1 外界扰动的形式75

8.2 受到外界扰动时鱼群的动态稳定性的评价指标79

8.3 鱼个体的模仿行为系数γAL的取值范围81

8.4 分裂型扰动下鱼群的动态稳定性81

8.5 发散型扰动下鱼群的动态稳定性85

8.6 扰动时时发生，自我恢复才是王道88

第二部分结语91

第三部分 为什么进行秩序性群体行为95

第9章 遭遇捕食鱼攻击时鱼的个体行为模型95

9.1 遭遇捕食鱼攻击时鱼的群体逃生行为95

9.2 鱼的秩序性群体行为模型的扩展97

9.2.1 虑及能量消耗97

9.2.2 鱼的逃生战术99

9.2.3 危险反应区域100

9.2.4 鱼的运动方向101

9.2.5 鱼运动速度的决定方法104

9.3 捕食鱼的攻击方法105

9.3.1 攻击目标的决定方法106

9.3.2 捕食鱼运动方向的决定方法108

9.3.3 捕食鱼运动速度的决定方法109

9.4 个体逃生战术有效性的评价指标110

9.5 群体逃生行为的分析变量111

9.5.1 捕食鱼的目标变换率112

9.5.2 群的分裂概率以及分裂的子群体数量112

9.6 捕食鱼和被食鱼个体行为的参数113

9.6.1 被食鱼的秩序性群体行为的参数和逃生战术的参数113

9.6.2 表征捕食鱼能力的参数118

第10章 最优群体逃生行为中鱼个体的逃生战术119

10.1 被食鱼的逃生行为系数γ？与捕食鱼的成功捕食时间τcap之间的关系120

10.2 被食鱼的逃生行为系数γ？与捕食鱼的成功捕食率ρcap之间的关系121

10.3 最优个体逃生战术存在的理由122

10.3.1 成为目标起到被捕获的时间122

10.3.2 因遭遇捕食鱼的攻击而导致鱼群分裂的情况123

10.3.3 单位时间内捕食鱼攻击目标的变换次数125

10.4 鱼群规模的效果126

10.4.1 鱼群规模对成功捕食时间τcap的影响127

10.4.2 鱼群规模效果产生的原因127

10.4.3 危险反应区域大小带来的影响128

10.4.4 因鱼群规模的变化导致的最优逃生行为系数γ？的变化130

10.5 由鱼的群体逃生行为所想到的132

第11章 并行游动效果与最优群体逃生行为134

11.1 杂聚群与有序群的比较134

11.2 杂聚群的混乱效果135

11.2.1 杂聚群模型及杂聚群的生成135

11.2.2 杂聚群对群中个体的保护效果139

11.3 有序群与杂聚群在群体逃生效果上的差异141

11.4 并行游动可以产生好的防御和逃生效果的原因143

11.4.1 单位时间内捕食鱼攻击目标的变换次数143

11.4.2 攻击目标周围的鱼的密度差异144

11.4.3 感觉到危险的被攻击目标的运动方向与理想逃离方向和周围鱼的运动方向的偏离146

11.5 并行游动效果的全域性149

11.6 鱼群中群体效果的层级性152

第12章 异质鱼对群体逃生行为的影响155

12.1 混有行为异质鱼时的群体逃生行为157

12.1.1 自私自利的个体带给群体逃生行为的影响158

12.1.2 有行为异质鱼混入的鱼群的最优群体逃生行为163

12.2 外观异质鱼的破坏性力量165

12.2.1 对可产生最优群体逃生行为的鱼群的影响166

12.2.2 混杂有外观异质鱼时鱼群的最优群体逃生行为169

第三部分结语172

参考文献173

后记177