竞争是生物界的主旋律,有成千上万的生物在自然界里生活和互动,形成了一个非常复杂的生态系统。物竞天择,适者生存,物种的行为策略永远围绕着“生存”这一永恒主题,它们在生存过程中所产生的光怪陆离的行为充满了趣味性与拟人性,具有很深的探索意义。当前全球正在面临着生物多样性锐减的危机,大量的物种濒临灭绝,倘若生物多样性持续下降,人类的生存最终也将受到威胁。因此,研究这些生态系统复杂的行为对于理解大自然,保护生物多样性来说是非常必要的。在进化生物学中,探索生物有机体的集体活动是研究人类如何进行生态系统保护的重要基础,生态学长期以来都在研究不同种类的生物,并对其复杂的动态特性进行阐释。在许多研究复杂系统的方法中,随机模拟是一个重要的工具,已被广泛用于研究自然界中的生物集体行为,特别是已被用来建模和理解自然界中的生物多样性。基于复杂网络上的石头剪刀布博弈,利用随机模拟方法,不仅是理解生物多样性的关键,也是理解自然界循环系统中各种特性的关键。因此,基于石头剪刀布博弈,充分研究物种行为对于生物多样性的影响,分别是物种存在意识而做出适应性行为以及由于疾病的存在导致的“弱肉强食”现象。研究内容分为两个部分,第一部分基于石头剪刀布博弈研究物种意识对生物多样性的影响。物种识别周围的环境做出适应性行为,如躲避敌人的攻击或是捕捉周围的猎物,这是基于捕食者-猎物的关系来实现的,是生态系统中种群常见的行为之一。利用生态学概念“物种意识”,探讨了空间石头剪刀布博弈中这些物种的行为与生物多样性之间的关系。采取双层网络结构描述,两个不同的层分别描述意识的虚拟交互和物理接触相互作用。通过对物种进化过程的研究,结果表明具有不同物种意识的物种是共同存在的,具有高意识的物种可以在绝大多数迁移率情况下共存,但过高的意识会破坏共存。此外,利用动态时间扭曲方法,结果展示了具有相同意识的物种具有一致的行为,具有不同意识的物种具有不同的行为。物种意识的存在有利于生态系统的稳定与生物的共存,这一发现为生态系统中利用物种意识促进生物多样性的机制提供更广泛的解释。第二部分基于石头剪刀布博弈研究了疾病传播对生物多样性的影响。研究了一个三物种循环博弈系统,其中一种物种的部分个体在初始时面临一种传染性疾病,患病个体作为病毒载体,通过相互作用或者环境传染给其他健康个体。基于自然界中“弱肉强食”规律以及生态学中证明的流动性限制条件,从高移动速率的角度出发,探究由于疾病传播所导致的竞争能力差异给生态系统带来的影响。研究结果表明在高移动水平下,竞争能力差异对生物多样性存在显著影响,适当的竞争能力差异能够抵消高移动水平下带来的生物多样性灭绝。竞争能力差异与疾病恢复率共同影响物种的灭绝情况,在不同的恢复率情况下,能够保证系统稳定共存的竞争能力差异强度不同。通过进一步观察物种演化,本文发现在竞争边界处更容易发生更大比例的“弱肉强食”物种交互与疾病传播现象。从物种意识与疾病传播的角度研究复杂生态系统以及物种行为,进一步加深了基于石头剪刀布博弈的生态系统研究,这两个方向的研究丰富了现有的研究成果。主要创新点在于将物种意识的存在会影响生物的行为这一自然现象引入石头剪刀布博弈,采用时间动态扭曲来探究物种类别、意识类别之间对个体运动行为的影响。在疾病传播方面,则从个体感染疾病之后对竞争能力差异的影响这一不同角度来研究石头剪刀布博弈中疾病对种群动态的影响。这些研究思路和结果有助于加强对复杂自然界的理解,为生态学家采取相关措施制定生态系统保护策略起到了一定的借鉴意义。