猎物出租车作为掠食者-猎物系统中的空间模式的驱动者:从斑点到螺旋和混乱

科学领域:

• 生态生态学 生态生态学
• 数学生物学 数学生物学
• 理论生态学理论生态学

背景情况:

• 空间模式的形成在生态学中至关重要.
• 经典模型通常依赖于扩散驱动的不稳定性 (图灵不稳定性).
• 导向运动,如猎物出租车在模式形成中的作用不太清楚.

研究的目的:

• 在生态学中确定空间模式形成的行为驱动机制.
• 为了调查排斥性猎物税在产生时空复杂性的作用.
• 分析一个扩散的掠食者-猎物模型与猎物出租车和克劳利-马丁功能反应.

主要方法:

• 扩散性捕食者-猎物模型的开发,包括猎物出租车和克劳利-马丁功能反应.
• 数学分析以确定解决方案的全球存在,独特性和局限性.
• 基于猎物税系数和转换率推导图灵和霍夫分叉的值.
• 广泛的数值模拟来观察新出现的模式.

主要成果:

• 排斥性猎物税率 (χ<0) 引发了新的不稳定性,引发了图灵和霍夫的分叉.
• 具有吸引力的猎物税率 (χ>0) 有稳定作用.
• 模拟显示了各种模式:斑点,条纹,迷宫,螺旋波和混乱.
• 不稳定性值是明确衍生出来的,并且可以从生态上解释.

结论:

• 排斥性猎物出租车是生态系统中空间自我组织的强大,行为驱动的机制.
• 这种机制产生了与扩散驱动的不稳定性不同的复杂性.
• 这些发现扩大了生物模式形成理论,突出了定向运动的重要性.