Name: hawk-dove strategy and cooperation
Uploaded: 2019-01-29T11:04:46.000Z
Duration: 7 min 33 s
Channel: JoVE

K12 Standards

Pennsylvania State Academic Standards

9-12

Life Science

interdependent-relationships-in-ecosystems

Interdependent Relationships in Ecosystems

3.1.9-12.O

Group Behavior

<ul><li><a href="#" data-time="0.0">Das Falken-Tauben-Spiel
</a></li><li><a href="#" data-time="177">Betrug und Kooperationsübung
</a></li><li><a href="#" data-time="341">Ergebnisse
</a></li></ul>

gruppenverhalten

<ol class="note-items"><li data-note-item="1" data-parent-collapse="">Das Falken-Tauben-Spiel
<button class="expand">Expand<ul</button> class="lab-items"><li data-sub-note-item="1-1"><div class="lab-step">HINWEIS: In dieser Aktivität spielen Sie das Falken-und-Tauben-Spiel mit einem einzelnen Partner und dann mit mehreren Partnern, um hypothetische Kosten und Vorteile des Antagonisten bzw. kooperativen Verhaltens zu beobachten. 
</div></li><li data-sub-note-item="1-2"><div class="lab-step">Bevor die Aktivität beginnt, überprüfen Sie die Kosten-Nutzen-Tabelle, damit Sie verstehen, wie Sie das Spiel bewerten. <a href="https://www.jove.com/CDNSource/lm/labs/33/Table_1_Group_behavior.xlsx" style="display:block;margin:20px;" target="_blank">Klicken Sie hier, um Tabelle 1 herunterzuladen</a>
</div></li><li data-sub-note-item="1-3"><div class="lab-step">HYPOTHESEN: Die experimentelle Hypothese für diese Übung könnte sein, dass die Taubenstrategie häufiger zwischen wiederholten Partnern und die Falkenstrategie häufiger wird, wenn Interaktionen mit einer Vielzahl von Partnern stattfinden. Die Nullhypothese könnte sein, dass es im Laufe der Zeit keine Änderung der Strategie mit wiederholten oder unterschiedlichen Partnerkombinationen geben wird. HINWEIS: Der Vorteil kann bestimmt werden, indem Sie in der linken Spalte die Zeile auswählen, die der Karte entspricht, die Sie gespielt haben. Das Kästchen, das der Wahl Ihres Partners entspricht, finden Sie in der obersten Reihe. Für die Zwecke dieses Spiels ist B gleich vier und C gleich drei. Abhängig von den gespielten Karten würde also der erste Spieler, also Sie, eine Punktzahl von zwei, vier, null oder einer Hälfte erhalten. 
</div></li><li data-sub-note-item="1-4"><div class="lab-step">Sammle einen Satz von zwei Spielkarten. 
</div></li><li data-sub-note-item="1-5"><div class="lab-step">Nehmen Sie die Karten mit der Aufschrift Falke und Taube heraus und legen Sie sie verdeckt auf den Tisch oder verstecken Sie sie in Ihren Händen. 
</div></li><li data-sub-note-item="1-6"><div class="lab-step">Wenn der Dozent das Signal gibt, zeigen Sie dem Schüler, der Ihnen gegenübersitzt, eine der beiden Karten. Versuchen Sie, eine Strategie zu entwickeln, wie Sie den höchsten Nutzen aus jeder Interaktion ziehen können, aber kommunizieren Sie nicht mit Ihrem Partner. 
</div></li><li data-sub-note-item="1-7"><div class="lab-step">Notieren Sie in der von Ihrem Dozenten bereitgestellten Einzelpartner-Aufnahmetabelle (Tabelle 2) die gespielten Karten sowie den Nutzen, den Sie in dieser Runde erhalten haben.
</div></li><li data-sub-note-item="1-8"><div class="lab-step">Wiederholen Sie das Zeigen von Karten an denselben Partner und das Ermitteln des Nutzens anhand des Signals Ihres Instruktors für insgesamt 15 Runden.
</div></li><li data-sub-note-item="1-9"><div class="lab-step">Am Ende dieser Runden wurde der Student mit dem höchsten Gesamtnutzenwert als "Gewinner" oder der am besten geeignete ermittelt.
</div></li><li data-sub-note-item="1-10"><div class="lab-step">Bestimmen Sie als Klasse den Prozentsatz der gespielten Falken und Tauben sowie den durchschnittlichen Vorteil, den Sie in jeder Runde erhalten haben, indem Sie diese Formel verwenden: Durchschnittlicher Klassennutzen=(Gesamtnutzen)/(Anzahl der Spieler)
</div></li><li data-sub-note-item="1-11"><div class="lab-step">Für das zweite Spiel und dann für jede Spielrunde sollte sich eine Reihe von Schülern nach rechts drehen, so dass alle Spieler einen neuen Partner haben.
</div></li><li data-sub-note-item="1-12"><div class="lab-step">Spielen Sie 15 Runden lang weiter oder bis die Schüler wieder in ihren Ausgangspositionen sind, und notieren Sie die Daten in der Aufzeichnungstabelle für mehrere Partner (Tabelle 3), die Sie von Ihrem Lehrer erhalten haben.
</div></li><li data-sub-note-item="1-13"><div class="lab-step">Bestimmen Sie für jede Runde den prozentualen Anteil der Falken und Tauben, die in dieser Runde gespielt wurden, sowie den durchschnittlichen Nutzen.
</div></li></ul></li><li data-note-item="2" data-parent-collapse="">Betrug und Zusammenarbeit Übung
<button class="expand">Expand<</button>ul class="lab-items"><li data-sub-note-item="2-1"><div class="lab-step">HINWEIS: In dieser Aktivität tauschen Sie mit Ihren Klassenkameraden Vorteile aus, die durch farbige oder ähnliche Gegenstände dargestellt werden. In dieser Simulation wird ein Betrüger als eine Person definiert, die weniger Leistungen gewährt, als sie erhält. Während dieser Aktivität beobachten Sie die Häufigkeit des Betrugsverhaltens im Laufe der Zeit. 
</div></li><li data-sub-note-item="2-2"><div class="lab-step">HYPOTHESEN: Die experimentelle Hypothese ist, dass Betrüger im Laufe der Zeit weniger Vorteile erhalten und Kooperationspartner weiterhin die gleichen Vorteile füreinander bieten. Die Nullhypothese ist, dass sich die Häufigkeit von Betrügern und Kooperationspartnern im Laufe der Zeit nicht ändert. 
</div></li><li data-sub-note-item="2-3"><div class="lab-step">Jede Person sollte Perlen einer Farbe sammeln, um einen greifbaren Nutzen darzustellen, sowie eine Papiertüte und einen Ordner mit drei Ringen.
</div></li><li data-sub-note-item="2-4"><div class="lab-step">Kommen Sie in eine Dreiergruppe, damit alle Mitglieder Objekte der gleichen Farbe haben.
</div></li><li data-sub-note-item="2-5"><div class="lab-step">Suchen Sie nun eine andere Gruppe mit einer anderen Farbe, mit der Sie koppeln können. In jeder Runde tauschen die Partner Vorteile aus, ohne zu wissen, was sie von ihrem Partner erhalten, und ohne Diskussion innerhalb ihrer Gruppe.  HINWEIS: Die Vorteile einer anderen Farbe als Ihrer Ausgangsfarbe sind doppelt so viel wert.
</div></li><li data-sub-note-item="2-6"><div class="lab-step">Wenden Sie sich einem Mitglied aus der anderen Gruppe von Angesicht zu Angesicht zu, während Sie die Objekte in Ihrem Besitz immer noch verbergen können.  TIPP: Hier kann es hilfreich sein,<strong> </strong>einen Bildschirm mit einem Notebook einzurichten oder hinter einem Schreibtisch zu sitzen.
</div></li><li data-sub-note-item="2-7"><div class="lab-step">Wenn Sie ein Signal vom Dozenten erhalten, legen Sie null bis zwei Vorteile in die Papiertüte und geben Sie sie an Ihren Partner weiter.
</div></li><li data-sub-note-item="2-8"><div class="lab-step">Empfangen Sie gleichzeitig die Tasche von Ihrem Partner und entfernen Sie dann die Vorteile aus der Tasche.
</div></li><li data-sub-note-item="2-9"><div class="lab-step">Notieren Sie sich in der Cheating- und Kooperationstabelle (Tabelle 4), die Sie von Ihrem Dozenten zur Verfügung gestellt haben, wie viele Vorteile Sie verschenkt und wie viele Sie erhalten haben.
</div></li><li data-sub-note-item="2-10"><div class="lab-step">Wenden Sie sich an ein neues Mitglied aus der anderen Gruppe und wiederholen Sie den Austausch.
</div></li><li data-sub-note-item="2-11"><div class="lab-step">Rotiert durch alle Mitglieder der anderen Gruppe für so viele Runden, wie der Instruktor bestimmt - die erst am Ende des Spiels enthüllt werden, um das Verhalten der Spieler nicht zu verändern.
</div></li><li data-sub-note-item="2-12"><div class="lab-step">Sobald das Spiel beendet ist, notieren Sie für jede Runde in der Betrugs- und Kooperationstabelle, ob Sie mehr als Ihr Partner gegeben haben, mehr von ihm erhalten haben oder ob Sie den gleichen Betrag gegeben haben.
</div></li><li data-sub-note-item="2-13"><div class="lab-step">Summieren Sie nun alle Vorteile, die Sie in Ihrem Besitz haben, wobei die Vorteile, die Sie von der anderen Gruppe erhalten haben, doppelt so viel wert sind.
</div></li><li data-sub-note-item="2-14"><div class="lab-step">Für jede Runde sollte die gesamte Klasse die Anzahl der Betrüger addieren - wobei Betrüger als diejenigen definiert sind, die weniger gegeben haben, als sie erhalten haben.
</div></li></ul></li><li data-note-item="3" data-parent-collapse="">Ergebnisse
<button class="expand">Expand<ul</button> class="lab-items"><li data-sub-note-item="3-1"><div class="lab-step">Sowohl für das Ein-Partner-Falken-Tauben-Spiel als auch für das Mehrpartner-Falken-Tauben-Spiel verwenden Sie die gesamten Klassendaten, um die Prozentsätze als zwei separate Linien darzustellen - eine für den Prozentsatz der Falken und eine für den Prozentsatz der Tauben für jede der 15 Runden.
</div></li><li data-sub-note-item="3-2"><div class="lab-step">Achten Sie darauf, ob sich die gespielten Karten geändert haben, je mehr Runden gespielt wurden.
</div></li><li data-sub-note-item="3-3"><div class="lab-step">Manipulieren Sie die Werte für B und C, um zu sehen, ob Sie den Punkt finden können, an dem die Werte von B und C die Falkenstrategie nicht mehr effektiv machen würden (dies wäre der Punkt, an dem es keinen Vorteil mehr bringt, die Falkenstrategie zu wählen, anstatt immer die Taubenstrategie zu wählen).
</div></li><li data-sub-note-item="3-4"><div class="lab-step">Verwenden Sie als Klasse die Daten aus der Betrugs- und Kooperationsaktivität, um ein Diagramm zu erstellen, das den Prozentsatz der Runden, die jeder einzelne Spieler betrogen hat, im Vergleich zur Menge der Vorteile, mit denen er endete, zeigt.
</div></li><li data-sub-note-item="3-5"><div class="lab-step">Überlegen Sie, ob es besser ist, in diesem Szenario ein Betrüger oder ein Kooperationspartner zu sein, und diskutieren Sie als Klasse, was dieses Szenario vom Falken-Tauben-Spiel unterscheidet.
</div></li><li data-sub-note-item="3-6"><div class="lab-step">Verwenden Sie nun die Klassendaten, um den Prozentsatz der Betrüger im Vergleich zur Anzahl der Runden grafisch darzustellen und nach Trends im Laufe der Zeit zu suchen.
</div></li><li data-sub-note-item="3-7"><div class="lab-step">Überlegen Sie, welche Art von Strategie sich am ehesten in einer Umgebung entwickeln würde, in der Partner wiederholt interagieren.
</div></li><li data-sub-note-item="3-8"><div class="lab-step">Notieren Sie dann, welche Taktik für eine Spezies, die auf Kooperation angewiesen ist, von Vorteil sein könnte. 
</div></li><li data-sub-note-item="3-9"><div class="lab-step">Besprechen Sie als Klasse, was wahrscheinlich passieren würde, wenn Sie den relativen Wert der Vorteile, die Sie erhalten, erhöhen oder verringern würden.
</div></li></ul></li></ol>

Gruppenverhalten

Das Falken-Tauben-Spiel
ErweiternHINWEIS: In dieser Aktivität spielen Sie das Falken- und Taubenspiel mit einem einzigen Partner und dann mit mehreren Partnern, um ...

Education

Lehre

JoVE Lab Manual

Biology

Biologie

Ecology

Ökologie

Lab Manual Sub Articles

Unterartikel des Laborhandbuchs

hawk-dove strategy and cooperation

<p class="jove_content">The hawk-dove game compares aggressive and cooperative strategies in repeated interactions. Students play with one partner first and then with multiple partners to see how costs and benefits change. Before starting, they review the cost-benefit table so they can score each round correctly.</p>

<p class="jove_content">The activity tests two hypotheses. One is that the dove strategy becomes more common with repeated partners, while the hawk strategy becomes more common when students interact with new partners. The null hypothesis is that strategy use does not change over time in either setting. For this game, benefit comes from the table values, and in the example shown B equals four and C equals three.</p>

<p class="jove_content">Students use hawk and dove cards and keep them face down until the instructor signals them to show a card to the student across from them. They try to choose the card that gives them the highest benefit, but they do not communicate with their partner. In the Single Partner Recording Table, they record each pair of cards and the benefit for that round. They repeat the same pairing for 15 rounds.</p>

<p class="jove_content">At the end of the single-partner game, the student with the highest total benefit is the winner, or the most fit. The class then calculates the percentage of hawks and doves played and the average benefit for each round. The class average benefit is found by dividing the total benefit by the number of players. In the second game, students rotate one row to the right after each round so that everyone gets a new partner, and they keep playing for 15 rounds or until they return to their starting positions.</p>

<p class="jove_content">The second activity focuses on cheating and cooperation. Here, a cheater gives fewer benefits than they receive. Students use colored beads or similar items as benefits, along with a paper bag and a three-ring binder. They first form groups of three with the same color, then pair with another group that has a different color.</p>

<p class="jove_content">In each round, partners exchange benefits without knowing what they will receive and without talking to their group. Benefits of a different color from the starting color are worth twice as much. Students face each other while hiding the items they hold, then place zero to two benefits into the paper bag when the instructor signals them. They pass the bag, receive one back, remove the benefits, and record how many they gave and received in the Cheating and Cooperation Table.</p>

<p class="jove_content">Students repeat the exchange with new members from the other group for as many rounds as the instructor chooses. The total number of rounds is not revealed until the end so player behavior is not affected. After the game, they note in each round whether they gave more, received more, or gave the same amount. They then total the benefits they have, counting received benefits from the other group as worth twice as much, and the class totals the number of cheaters in each round.</p>

<p class="jove_content">For the results, the class plots the hawk and dove percentages as two separate lines for all 15 rounds in both hawk-dove games. They check whether the card choices change over time. They also adjust B and C to find the point where hawk is no longer better than always choosing dove. For the cheating activity, they graph each player’s percentage of cheating against the benefits they ended with. They also graph the percentage of cheaters versus the number of rounds, compare cheating and cooperation, and discuss which strategy would be more likely to evolve when partners interact repeatedly. They consider how the value of the benefits would change the outcome if it were increased or decreased.</p>

Hawk-Dove Strategy and Cooperation

group behavior

The hawk-dove game compares aggressive and cooperative strategies in repeated interactions. Students play with one partner first and then with multiple partners to see how costs and benefits change. Before starting, they review the cost-benefit table so they can score each round correctly.<br /><br />The activity tests two hypotheses. One is that the dove strategy becomes more common with repeated partners, while the hawk strategy becomes more common when students interact with new partners. The null...

Hawk-Dove Game Materials Prep

Hawk-Dove game materials prep helps set up the cards, beads, tables, and room layout for the class activity. Students need two opaque cards each, labeled “dove” and “hawk,” with no obvious difference between the cards. The cards should be made from card stock paper so they are sturdy enough for repeated use.<br /><br />The activity also uses small objects in two colors, and beads work well for this purpose. Make sure there are enough beads for each student to have 20 of one color. Then give each half of...

lab manual sub articles

Explore the hawk-dove game and cheating vs cooperation activities, where students track strategy, benefits, and changing behavior across repeated rounds.

Hawk-Dove Strategy and Cooperation | JoVE K12

Next Generation Science Standards

High School

ecosystems-interactions-energy-and-dynamics

Ecosystems: Interactions, Energy, and Dynamics

HS-LS2-8

<p>Haben Sie sich jemals gefragt, warum manche Tiere Einzelgänger sind, während andere sozial sind? Betrachten wir zum Beispiel diese verschiedenen Hamster. Syrische Hamster sind territorial und daher nicht bereit, Ressourcen zu teilen. Da sie sich nicht gut vertragen können, kämpfen sie gegen andere, die ihr Territorium betreten, und können sich gegenseitig verletzen, möglicherweise tödlich. Auf der anderen Seite leben Russische Hamster in der Regel in kleinen Gruppen, teilen Ressourcen und bilden dauerhafte Bindungen, insbesondere mit ihren Paarungspartnern. </p>
<p>Apropos Paarung: Vielleicht ist Ihnen schon aufgefallen, dass einige Tiere so genannte polymorphe Paarungssysteme aufweisen, was bedeutet, dass ein Geschlecht, in der Regel männlich, unterschiedliche Phänotypen und Paarungsstrategien entwickelt. Bei Seelöwen zum Beispiel sind die Männchen viel größer und haben kräftigere Kiefer und Hälse als die Weibchen. Was die verschiedenen Paarungsstrategien betrifft, so versammeln dominante Männchen Harems von Weibchen am Strand und bekämpfen alle Herausforderer, die versuchen, ihre Partner zu nehmen. Einige nicht-dominante Männchen bleiben jedoch in der Nähe dieser Gruppen im Wasser, um sich mit Weibchen zu paaren, die den Strand vorübergehend verlassen haben. Diese unterschiedlichen Verhaltensstrategien können die Fitness eines Organismus unterschiedlich beeinflussen, und so kann eine Strategie im Laufe der Evolution andere in einer Population dominieren. </p>
<p>Schauen wir uns das genauer an. Diese bevorzugte Strategie, die hier als Strategie eins bezeichnet wird, wird als evolutionär stabile Strategie (ESS) bezeichnet, da der Gewinn größer ist als bei jeder alternativen Strategie. Männchen, die die weniger vorteilhafte Strategie zwei anwenden, tun dies nur, wenn ihr Risiko, um eine Gruppe von Weibchen zu kämpfen, extrem hoch ist und wahrscheinlich erfolglos ist, vielleicht weil sie extrem jung oder sehr alt sind. Um zu verstehen, wie evolutionär stabile Strategien wie diese entstehen, wenden sich Biologen der Spieltheorie zu, d.h. der Untersuchung von Kooperations- und Konfliktverhalten zwischen Individuen unter Verwendung mathematischer Modelle. Zunächst ordnen Biologen Nutzen und Kosten verschiedenen Strategien zu. Vorteile können darin bestehen, die Kontrolle über eine Ressource wie Nahrung oder Partner zu erlangen. Kosten können die Risiken sein, die durch den Versuch entstehen, den Vorteil in Besitz zu nehmen, wie z.B. die potenziellen negativen Kosten für das Verlieren eines Kampfes. Daher können manchmal Strategien wie das Teilen von Vorteilen ohne Kosten, d. h. in diesem Beispiel mit Verletzungsrisiko, eine gute Alternative sein. </p>
<p>Wir können den Nettogewinn eines Individuums nach einer Interaktion modellieren, indem wir das Falken-Tauben-Spiel verwenden, bei dem Falken immer bereit sind, um Ressourcen zu kämpfen, und Tauben immer friedlich sind. In einer Interaktion zwischen zwei Tauben erhält jedes Individuum den gleichen Nutzen, ohne dass es zu Aggressionskosten kommt. Mit dieser Gleichung können wir den Nettogewinn für jeden Einzelnen berechnen, der sich aus dem Nutzen abzüglich der Kosten ergibt. Das ist in diesem Fall die Hälfte B. In einer Interaktion zwischen einer Taube und einem Falken erhält der Habicht den gesamten Nutzen, aber keiner der beiden Vögel hat unmittelbare Kosten, da die Tauben nicht in Konflikte verwickelt sind. Wenn zwei Falken interagieren, kämpfen sie und teilen sich den Nutzen, verursachen aber auch einige Kosten, die am Ende ihren Nettogewinn verringern. </p>
<p>Wie also finden die Bevölkerungen ein Gleichgewicht? In einer Gruppe, die sich überwiegend teilt, können unkooperative Betrüger andere Bewohner ausstechen, wie dieser Typ, der auf seiner Wache schläft. Aus diesem Grund haben viele kooperative Bevölkerungen Methoden entwickelt, um eine Invasion zu verhindern, wie z. B. die Möglichkeit, die Strategie zu wechseln oder Betrüger zu identifizieren und mit Aktionen wie dem Ausschluss aus der Gruppe zu bestrafen. </p>
<p>In diesem Lab führen Sie das Falkentaubenspiel durch und demonstrieren die Persistenz von zwei verschiedenen Strategien in einer Population und die Umstände, die sich auf ihre Verwendung auswirken können.</p>

hawk-dove strategy in animal populations

<p class="jove_content">Hawk-dove strategy helps explain how animals compete and cooperate in populations. Organisms often face costs when they try to get food, shelter, or mates. Because of that, individuals can use different behavioral strategies to gain an advantage.</p>

<p class="jove_content">This is clear in polymorphic mating systems, where one sex, usually males, uses more than one mating strategy. For example, dominant male sea lions defend groups of females on the beach. Non-dominant males stay in or near the water and try to mate with females that leave the beach for a short time.</p>

<p class="jove_content">Ecologists use game theory to study how these strategies evolve. Game theory is a mathematical way to model interactions in which one animal’s payoff depends on its own strategy and on the strategies of others. Each strategy has costs and benefits, and the best one gives the highest net gain and fitness.</p>

<p class="jove_content">Over evolutionary time, one strategy may outcompete the others in a population. This is called an evolutionary stable strategy, or ESS. Once it appears through mutation or migration, populations can shift toward it through natural selection. A common example is the Hawk-Dove game, which compares two ways of getting a resource.</p>

<p class="jove_content">In the Hawk-Dove game, hawks are aggressive and always fight for resources. Doves are passive and never fight. Two doves split the resource evenly. A hawk and a dove result in the hawk getting all the resources, while two hawks split the resources and also pay the cost of fighting.</p>

<p class="jove_content">These models also show why cooperation can be unstable if cheaters appear. Cheaters are individuals that do not cooperate, and they can invade and outcompete the residents. To reduce this risk, many cooperative populations can switch strategies when needed or recognize cheaters and share that information with others in the group.</p>

<p class="jove_content">Game theory also helps explain altruism, which is when an animal lowers its immediate fitness to help another. This can evolve when individuals can recognize each other or expect to meet again. Flocks of birds and herds of mammals show this when one animal gives an alarm call and becomes more exposed to predators, but others often do the same in return.</p>

<p class="jove_content">A similar pattern appears in vampire bats, which may regurgitate food for hungry bats. If food is scarce later, the donor bat may benefit from the same behavior. Social interactions also happen between species. Different species can compete for the same resources, but they can also form mutualisms, or partnerships that benefit both sides.</p>

<p class="jove_content">Many plants form mutualisms with nitrogen-fixing bacteria in the soil. The plant gives complex sugars to the bacteria, and the bacteria provide nitrogen. If the bacteria do not provide nitrogen, the plant can reduce the sugars it gives back. Invasive species can disrupt these systems. In Hawaii, an invasive dinoflagellate that partners with coral takes more resources than local dinoflagellates and harms the coral instead of helping it. Studying these interactions helps explain how behavioral strategies evolve and how invasive organisms may affect ecosystems.</p>

Hawk-Dove Strategy in Animal Populations

Leben in einer Bevölkerung
Organismen in Populationen interagieren auf komplexe Weise miteinander, wobei Individuen um Ressourcen wie Nahrung, Unterkunft, ...

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Gruppenverhalten in Biology - Bewertungsquiz | JoVE Lab Manual

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What is an Ecosystem?

Overview

An ecosystem is the interaction between all abiotic and biotic factors in an environment and can be classified as terrestrial or aquatic. ...

Trophic Levels

All organisms in an ecosystem occupy a trophic level in the food chain. The lowest level consists of primary producers, which synthesize their food from ...

Primary Production

The total amount of energy acquired by primary producers in an ecosystem is called gross primary production (GPP). However, of this energy, producers use ...

Production Efficiency

Net production efficiency (NPE) is the efficiency at which organisms assimilate energy into biomass for the next trophic level. Due to low metabolic rates ...

Trophic Efficiency

Trophic level transfer efficiency (TLTE) is a measure of the total energy transfer from one trophic level to the next. Due to extensive energy loss as ...

Life Histories

Constrained by limited energy and resources, organisms must compromise between offspring quantity and parental investment. This trade-off is represented ...

Energy Budgets and Reproductive Strategies

Organisms must balance energy intake with the energy required for growth, maintenance, and reproduction. These trade-offs result in a variety of ...

Population Growth

Population size is dynamic, increasing with birth rates and immigration, and decreasing with death rates and emigration. In ideal conditions with ...

Ecological Niches

All organisms have a position within an ecosystem. The complete set of living and nonliving factors&#x2014;including food resources, climate, and ...

Ecological Succession

Ecological succession is influenced by the processes of facilitation, inhibition, and toleration. Facilitation occurs when early successional species ...

Keystone Species

Measures of species biodiversity, such as richness (i.e., the number of species present) and evenness (i.e., their relative abundance), describe an ...

Symbiosis

Symbiotic relationships are long-term, close interactions between individuals of different species that affect the distribution and abundance of those ...

Competition

When organisms require the same limited resources within an environment, they may have to compete for them. Competition is a net-negative interaction. ...

Predator-Prey Interactions

Predators consume prey for energy. Predators that acquire prey and prey that avoid predation both increase their chances of survival and reproduction ...

Ecological Disturbance

An ecological disturbance is a temporary disruption in the environment resulting from abiotic, biotic, or anthropogenic factors, causing a pronounced ...

Students who demonstrate understanding can use mathematical and/or computational representations to support explanations of factors that affect carrying capacity of ecosystems at different scales.  Assessment Boundary: Assessment does not include deriving mathematical equations to make comparisons.

3.1.9-12.I

What are Populations and Communities?

Populations are groups of individuals of the same species that inhabit a shared environment. Communities include multiple co-existing, interacting ...

Distribution and Dispersion

Ecology is the study of how organisms interact with their environment and with one another. An important aspect of ecology is understanding where species ...

Students who demonstrate understanding can use mathematical representations to support and revise explanations based on evidence about factors affecting biodiversity and populations in ecosystems of different scales. Assessment Boundary: Assessment is limited to provided data.

3.1.9-12.L

Students who demonstrate understanding can evaluate the claims, evidence, and reasoning that the complex interactions in ecosystems maintain relatively consistent numbers and types of organisms in stable conditions, but changing conditions may result in a new ecosystem. Assessment Boundary: N/A

3.1.9-12.M

What is Weather?

Overview

Weather refers to the current state of atmospheric conditions at a specific time and place. Weather is temporary and is influenced by the ...

What is Climate?

Climate refers to the prevailing weather conditions in a specific area over an extended period. As the saying goes, &#8220;Climate is what you expect. ...

Global Climate Change

Throughout its ~4.5 billion year history, the Earth has experienced periods of warming and cooling. However, the current drastic increase in global ...

Conservation of Declining Populations

Conservation of declining population focuses on ways of detecting, diagnosing, and halting a population decline. The approach uses methods to prevent ...

Habitat Fragmentation

Habitat fragmentation describes the division of a more extensive, continuous habitat into smaller, discontinuous areas. Human activities such as land ...

What is Biodiversity?

Biodiversity describes the variety of living things at multiple organizational levels: genetic, species and ecosystem diversity. Species diversity ...

Threats to Biodiversity

There have been five major extinction events throughout geological history, resulting in the elimination of biodiversity, followed by a rebound of species ...

Biodiversity and Human Values

Human civilization relies on biodiversity in many ways. Sudden changes in species biodiversity result in environmental changes that can modify weather ...

What is Conservation Biology?

Conservation biology is a scientific field that focuses on the preservation of biodiversity in order to protect ecosystems while meeting the needs of the ...

Sustainable Development

As the human population continues to grow and use resources, we must be mindful of our planet&rsquo;s natural limits. Sustainable development provides a ...

Conservation of Small Populations

Small population sizes put a species at extreme risk of extinction due to a lack of variation, and a consequent decrease in adaptability. This weakens ...

Externalities

Externalities are outcomes of economic activities that affect third parties who are not directly involved in it. These impacts can be either positive or ...

Private Cost and Benefit

Private cost is the expenses a business incurs while producing a good or the price paid by an individual in purchasing a good.
For example, consider a ...

Social Cost and Benefit

Private costs and benefits are the financial impacts on individuals or businesses directly involved in a transaction.
However, when an additional unit of ...

Negative Externalities

A negative externality is a cost suffered by an unrelated third party due to an economic transaction.
The costs created by negative externalities are not ...

Positive Externalities

Positive externalities occur when a third party benefits from an economic transaction without being directly involved.
Take vaccines as an example. When ...

The Efficient Level of Pollution

Producing goods often results in pollution as a byproduct, but eliminating all pollution isn&#39;t practical. Doing so would mean halting the production ...

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Spatial Multiobjective Optimization of Agricultural Conservation Practices using a SWAT Model and an Evolutionary Algorithm

Finding the cost-efficient (i.e., lowest-cost) ways of targeting conservation practice investments for the achievement of specific water quality goals ...

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Watershed Planning within a Quantitative Scenario Analysis Framework

There is a critical need for tools and methodologies capable of managing aquatic systems within heavily impacted watersheds. Current efforts often fall ...

Students who demonstrate understanding can design, evaluate, and refine a solution for reducing the impacts of human activities on the environment and biodiversity. Assessment Boundary: N/A

3.1.9-12.N

Life in a Population
Organisms in populations interact with one another in complex ways, where individuals compete for resources such as food, shelter, ...

Creating Materials for the Hawk-Dove Game and Trading Exercise
ExpandUse card stock paper to create a set of two cards for each student, and label one ...

The Hawk-Dove Game
ExpandNOTE: In this activity, you will play the hawk and dove game with a single partner and then with multiple partners to observe ...

In- and Out-Groups

People all belong to a gender, race, age, and social economic group. These groups provide a powerful source of our identity and self-esteem (Tajfel &amp; ...

Social Facilitation

Not all intergroup interactions lead to&nbsp;negative outcomes.&nbsp;Sometimes, being in a group situation can improve performance. Social ...

Social Loafing

Another way in which a group presence can affect&nbsp;performance is social loafing&mdash;the exertion of less effort by a person working together with a ...

Group Polarization

Group polarization is&nbsp;the strengthening of an original group attitude following&nbsp;the discussion of views within a group (Teger &amp; Pruitt, ...

Groupthink

When in group settings, we are often influenced by the thoughts, feelings, and behaviors around us. Groupthink is another phenomenon of conformity where ...

Deindividuation

Deindividuation is a form of social influence on an individual&rsquo;s behavior such that the individual engages in unusual or non-normal behavior while ...

Students who demonstrate understanding can evaluate the evidence for the role of group behavior on individual and species' chances to survive and reproduce. Assessment Boundary: N/A

Understanding Species and Reproductive Barriers

A species is a group of organisms that interbreed and produce fertile offspring. Typically, individuals of the same species appear similar and share ...

Formation of Species

Speciation describes the formation of one or more new species from one or sometimes multiple original species. The resulting species are discrete from the ...

Speciation Rates

Speciation can proceed at markedly different rates, and evolutionary biologists commonly describe these differences through the models of gradualism and ...

Genetics of Speciation

Speciation is the evolutionary process resulting in the formation of new, distinct species&#x2014;groups of reproductively isolated populations.The ...

Hybrid Zones

Hybrid zones are narrow regions where two closely related species interact, mate, and produce hybrids. Relative to either parent species, hybrids may ...

Correlation of Experimental Data

A key use of dimensional analysis is to efficiently manage, interpret, and correlate experimental data.
Dimensional analysis alone cannot fully solve a ...

Modeling and Similitude

A scaled model of a dam is tested in a controlled environment to observe how it will manage water flow, turbulence, and pressure.
This setup predicts the ...

Typical Model Studies

Typical model studies analyze scaled-down systems to predict fluid behavior, focusing on interactions with free surfaces and flow around immersed bodies.
...

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Design Example: Creating a Hydraulic Model of a Dam Spillway

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