理论生态学研究组在生态学、数学和物理学的交叉界面上，通过数学模型和计算机模拟解释生态系统的非随机模式和物理性质，揭示其生态和进化的复杂机理，探索生物多样性的形成和维持机制。目前主要研究方向是：（1）生态与进化耦合的动力系统，（2）生态与进化系统的随机性和复杂性，（3）动植物生态网络的协同进化。

组长：张锋 研究员

硕士研究生：陈玉华、吕冶翔、崔甜甜、刘婧婧、李帅鑫（均为联合培养）

博士研究生：高建忠、宋雪梦、陈艳丽（均为联合培养）

代表性成果

1、结构化是生态网络的基本特征，对生态系统的稳定性具有重要作用，但是生态网络结构的形成机理是长期悬而未决的难题。通过构建生态网络的适应性动力学模型，证明了适应性行为是生态网络结构的形成机制。这一成果被Nature上的论文称为目前解释网络嵌套结构的三个理论之一。2、普遍认为协同进化是引起生物多样性的重要原因，大量实验也揭示了协同进化的多样性模式，但其驱动机制却鲜为人知。研究发现种间关系的非对称性是趋异选择的驱动力，但趋异选择并不能确保多样化，多样性产生还需要多型共存机制的加持，缺乏共存机制会使种群处于进化陷阱。3、从自然选择的视角解释自然界普遍存在的利他行为自达尔文起就受到生态学研究的长期关注。亲缘选择、群体选择和互惠利他理论从遗传、空间或时间上确保了利他行为的基本利益，然而这些理论都从根本上忽略了生态过程。通过耦合生态与进化过程，发现利他行为可能是适应环境胁迫的进化结果，行为多样性可以使种群抵抗环境威胁。理论预测得到了麻省理工学院微生物实验的验证。

资源竞争引起物种多样化过程的计算机模拟（左两图：二维进化系统；右两图：三维进化系统）