竞争与适应塑造了生物体丰富多彩的运动行为。生物体的运动对其生命周期与生存至关重要。在自然选择的压力下,生物体都进化出了独特的运动行为,以增强它们在自然环境中的的竞争、生存与适应能力。生物的运动,如人类活动、外来物种的入侵等,也通过与环境的双向因果关系,对个体、种群、群落以及生态系统的功能和结构具有重要影响。本文以舟形藻（Navicula arenaria var.rostellata）为研究对象,对底栖硅藻中常见的“划弧-倒退”的运动模式进行了系统的实验与理论分析,并将该运动模式与其在自然环境中的收益联系起来,理解这种运动模式的进化本质和生态功能,以及复杂环境对该运动模式的搜索效率的影响。研究主要得到以下结论:（1）舟形藻的运动行为具有两种典型特征。一是做恒速的圆弧运动,二是运动过程中随机的“倒退”行为。作者利用Langevin方程建立了舟形藻运动行为的离散模型,实验测量在该模型中得到重现,并推导出Fokker-Planck方程计算得到其均方差位移、角度关联函数与有效扩散系数等重要的宏观统计量。发现舟形藻的运动模式在短时间尺度上是一种超扩散行为。随着时间尺度的增加逐渐变为亚扩散行为,最终在长时间尺度上呈现出扩散行为。（2）舟形藻的运动行为受觅食驱动并符合最优觅食理论的预测。一方面,实验观察到的舟形藻的关键运动参数（旋转扩散系数与倒退率）与模拟中该运动模式的最优搜索效率的参数基本一致。另一方面,通过硅浓度梯度实验发现舟形藻细胞能够感知局部营养物质（硅）的浓度变化,并根据环境调整其运动策略。除此之外,研究还发现模拟得出的搜寻效率与理论计算的有效扩散系数虽具有相同的趋势,但并不等价,有效扩散系数并不能完全反映系统的搜寻效率,仅能作为搜寻效率的一个参考标准。这对揭示底栖硅藻的生长繁殖策略,以及藻类细胞个体与个体之间、种群与种群之间的协同竞争-合作机制具有重要的参考价值。（3）多孔复杂介质环境能够显著的影响“划弧-倒退”运动模式搜索效率的参数空间,这种影响随着多孔介质孔径大小的变化而变化。当多孔介质的迂曲度变大时,搜索效率曲线的拐点开始向倒退率高的方向偏移,整体的搜寻效率会下降。当迂曲度变小时,低旋转噪声区间的搜索效率变低,而在高旋转噪声区间的搜索效率会变高且出现明显峰值。此外,障碍物环境对“划弧-倒退”运动模式的影响同样显著。这种影响还与障碍物的数量直接相关。随着障碍物的增多,转扩散系数的搜寻效率曲线峰度会显著下降,但并不影响其最优参数空间。最后,在迂曲度大的多孔介质环境中“划弧-倒退”这种运动模式丧失了其优越性,而在迂曲度的多孔介质中,这种运动模式依然可以带来的高效的搜索效率。