非空间动力学和时空模式的形成在捕食者-猎物模型与双通道和圆顶形响应函数的模型
Debjit Pal1, Ritwika Mondal2, Dipak Kesh3
1Centre for Mathematical Biology and Ecology, Department of Mathematics, Jadavpur University, Kolkata, West Bengal, 700032, India.
物种灭绝是一个威胁,但猎物中的Allee效应和群体防御可以稳定捕食者-猎物动态. 然而,高防御可以导致灭绝,而强大的Allee效应会增加不稳定性和模式形成.
科学领域:
- 理论生态学理论生态学
- 数学生物学 数学生物学
- 人口动态 人口动态
背景情况:
- 物种灭绝对生物多样性构成重大威胁,Allee效应增加了物种灭绝的脆弱性.
- 从多个过程中产生的等效应,可以同时对单一物种产生作用,特别是在低种群密度的情况下.
- 合作行为,如群体防御掠食,受到Allee效应的影响.
研究的目的:
- 为了研究捕食者-猎物系统的动态,在猎物生长中结合了双重Allee效应.
- 分析猎物群防御的作用,以圆顶形响应函数为模型,在时空动态中.
- 了解Allee效应和群体防御对人口稳定性和模式形成的综合影响.
主要方法:
- 捕食者-猎物系统的数学建模,具有双重Allee效应和简化的Monod-Haldane功能响应.
- 时空动态的分析,包括稳定性分析和图灵不稳定性的研究.
- 检查相位空间以确定双稳定性和三稳定性现象.
主要成果:
- 猎物群体防御通常会增强稳定性,但过度防御会导致捕食者灭绝.
- 双艾利效应在相空间中产生多稳定性 (双或三稳定性),使动态对初始条件敏感.
- 结合的Allee效应和群体防御导致稳定周期间隔振荡;双重Allee效应增加不稳定区域,而群体防御则减少空间系统中的不稳定区域.
结论:
- 艾利效应和群体防御之间的相互作用极大地影响了捕食者-猎物系统的稳定性和生态结果.
- 斑点和条纹等空间模式在异质环境中出现,Allee效应促进不稳定性,群体防御促进稳定性.
- 该系统在特定的参数区域中表现出复杂的动态,包括振荡和混乱,突出了对初始人口规模和环境因素的敏感性.
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