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具有避难所和收获的反应扩散捕食者-食饵系统的模式动力学。 (英语) Zbl 1461.92086号

摘要:我们研究了一个在齐次Neumann边界条件下的反应扩散捕食者-食饵模型,其中包含了猎物避难所(两个物种的比例)和猎物物种的捕获。围绕唯一的正内部平衡点,深入分析了后续时间模型系统的渐近稳定性(局部和全局)和分岔准则。对于偏微分方程(PDE),研究了双参数空间中扩散驱动不稳定性的条件和图灵分岔区域。围绕独特的内部可行平衡点的结果表明,避难和收获合作的影响是控制物种空间格局形成的重要组成部分。一系列计算机模拟表明,种群密度变化的典型动力学是图灵空间内孤立群的形成,即斑点、条斑混合、迷宫、洞、条孔混合和条带复制。最后,我们通过数值模拟讨论了系统在若干不同重要参数下的时空动力学。

MSC公司:

92D25型 人口动态(一般)
35千57 反应扩散方程
35B35型 PDE环境下的稳定性
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Akcakaya,H.R.,Arditi,R.和Ginzburg,L.R.,比率依赖捕食:一种有效的抽象,生态学76(03)(1995)995-1004。
[2] Arditi,R.和Berryman,A.A.,《生物控制悖论》,《趋势经济学》。进化6(01)(1991)32。
[3] Arditi,R.和Ginzburg,L.R.,《捕食者-食饵动力学中的耦合:比率依赖性》,J.Theor。《生物学》139(03)(1989)311-326。
[4] Arditi,R.、Ginzburg,L.R.和Akcakaya,H.R.,《湖泊间浮游生物密度的变化:比率依赖捕食模型的案例》,《美国自然》138(05)(1991)1287-1296。
[5] Arditi,R.、Perrin,N.和Saiah,H.,《功能反应和异质性:枝角类的实验测试》,OIKOS60(1991)69-75。
[6] Banerjee,M.、Ghorai,S.和Mukherjee、N.,通过振幅方程研究比率依赖性捕食模型中的交叉扩散诱导图灵模式,应用。数学。模型55(2018)383-399·Zbl 1480.92164号
[7] Clark,C.W.,《数学生物经济学:生物学中的数学问题》(Springer,1974)·Zbl 0303.92001年
[8] Clark,C.W.,《数学生物经济学:可再生资源的最佳管理》(Wiley-Interscience论文集,纽约,1976年)·Zbl 0364.90002号
[9] Cosner,C.,生态模型的可变性、模糊性和比较方法,Bull。数学。《生物学》58(02)(1996)207-246·Zbl 0878.92029号
[10] Djilali,S.,具有时滞的扩散捕食者-食饵模型中群体形状的影响,J.Appl。分析。计算9(2)(2019)638-654·Zbl 1465.92147号
[11] Djilali,S.,猎物群形状对捕食者-食饵相互作用的影响,混沌孤子分形120(2019)139-148·Zbl 1448.92188号
[12] Djilali,S.,具有羊群行为和非局部猎物竞争的扩散捕食者-食饵模型的模式形成,数学。方法应用。科学43(5)(2020)2233-2250·Zbl 1452.92033号
[13] Djilali,S.,具有食饵-羊群形状效应的捕食者-食饵模型中交叉扩散诱导的时空模式,《国际生物数学杂志》13(04)(2020)2050030·Zbl 1462.35053号
[14] Djilali,S.和Bentout,S.,具有猎物社会行为的扩散捕食-被捕食模型的时空模式,Acta Appl。数学。(2019). https://doi.org/10.1007/s10440-019-00291-z:1-19
[15] Djilali,S.、Ghanbari,B.、Bentout,S.和Mezouaghi,A.,具有时间分数阶导数的扩散贻贝-藻类模型中的Turing-Hopf分岔,混沌孤子分形138(2020)109954·Zbl 1490.92124号
[16] Galiano,G.和Velasco,J.,关于图像去噪中产生的交叉扩散系统,计算。数学。申请76(5)(2018)984-996·Zbl 1435.94015号
[17] Garvie,M.R.,反应扩散方程的有限差分格式,在matlab中模拟捕食者-食饵相互作用,Bull。数学。《生物学》69(03)(2007)931-956·Zbl 1298.92081号
[18] Gause,G.F.,《生存斗争的实验研究》,《实验生物学杂志》9(04)(1932)389-402。
[19] Ghanbari,B.和Djilali,S.,捕食者群体中具有猎物社会行为和感染的分数阶捕食者-猎物模型的数学分析,混沌孤立分形138(2020)109960·Zbl 1452.92004年
[20] Ghanbari,B.和Djilali,S.,具有羊群行为和时间分数阶导数的三种群捕食者-食饵模型的数学和数值分析,Mathe。方法应用。《科学》第43(4)(2020)1736-1752页·Zbl 1452.92004年
[21] González-Olivares,E.,Gonzélez-Annez,B.和Becerra-Klix,R.,猎物避难所作为捕食者-猎物遭遇的功能。国际生物数学杂志。世界科学(私人通信)(2012年)。
[22] González-Olivares,E.和Ramos-Jiliberto,R.,猎物避难所使用对一些简单捕食者-食饵模型动力学的影响:增强稳定性,In Proc。巴西第三交响乐团。数学和计算生物学,Mondaini,R.(编辑),第2卷,电子论文Servicos Editoriais,Ltda。,里约热内卢,2004年,第75-98页。
[23] González-Olivares,E.和Ramos-Jiliberto,R.,简单模型系统中猎物避难所的动态后果:更多猎物,更少捕食者和增强稳定性,Ecol。模型.166(01)(2003)135-146。
[24] Guin,L.N.,具有自我定向交叉扩散的捕食者-食饵模型中空间模式的存在性,应用。数学。计算226(2014)320-335·Zbl 1354.92062号
[25] Guin,L.N.,反应扩散捕食者-食饵模型中通过图灵不稳定性的空间模式,数学。计算。模拟109(2015)174-185·Zbl 07313336号
[26] Guin,L.N.和Acharya,S.,具有避难所和收获的反应扩散捕食者-食饵模型的动力学行为,非线性动力学88(2)(2017)1501-1533·Zbl 1375.92050
[27] Guin,L.N.、Chakravarty,S.和Mandal,P.K.,《包含猎物避难所的反应扩散系统中空间模式的存在》,《非线性分析》。模型。《控制》20(04)(2015)509-527·Zbl 1416.92137号
[28] Guin,L.N.和Mandal,P.K.,猎物避难所对反应扩散系统时空动力学的影响,计算机。数学。申请书68(10)(2014)1325-1340·Zbl 1367.92128号
[29] Guin,L.N.和Mandal,P.K.,相互作用种群反应扩散模型的时空动力学,应用。数学。模型38(17)(2014)4417-4427·Zbl 1428.92086号
[30] Guin,L.N.、Mondal,B.和Chakravarty,S.,《包含猎物避难所的反应扩散捕食-食饵模型中时空模式的存在性》,《国际生物数学杂志》9(06)(2016)1650085·Zbl 1345.35119号
[31] Hale,J.K.,《泛函微分方程理论》(Springer-Verlag,纽约,1977年)·Zbl 0352.34001号
[32] Han,R.和Dai,B.,具有allee效应的有毒浮游植物-浮游动物模型中非线性交叉扩散诱导的时空模式形成和选择,非线性分析。《真实世界申请》45(2019)822-853·Zbl 1406.37064号
[33] Han,R.,Guin,L.N.和Dai,B.,具有恐惧效应的修正Leslie-Gower捕食者-食饵模型中的交叉扩散驱动模式形成和选择,J.Biol。系统28(1)(2020)1-38·Zbl 1445.92239号
[34] Harrison,G.W.,捕食者-食饵相互作用的全局稳定性,J.Math。生物学8(2)(1979)159-171·Zbl 0425.92009号
[35] Hill,S.L.、Murphy,E.J.、Reid,K.、Trathan,P.N.和Constable,A.J.,《南部海洋生态系统建模:磷虾、食物网和收获的影响》,生物。版本81(04)(2006)581-608。
[36] Hsu,S.B.,Hwang,T.W.和Kuang,Y.,米氏-中位体型比率依赖性捕食-被捕食系统的全球分析,J.Math。《生物学》42(06)(2001)489-506·Zbl 0984.92035号
[37] Hsu,S.B.,Hwang,T.W.和Kuang,Y.,比率依赖的单食饵双捕食者模型的丰富动力学,J.Math。《生物学》43(05)(2001)377-396·Zbl 1007.34054号
[38] Huang,J.,Gong,Y.和Ruan,S.,具有恒定产量捕食者收获的捕食者-猎物模型中的分叉分析,离散Contin。动态。系统。序列号。B18(2013)2101-2121·Zbl 1417.34092号
[39] Huang,Y.,Chen,F.和Zhong,L.,包含猎物避难所的Holling III型反应函数捕食模型的稳定性分析,应用。数学。计算182(01)(2006)672-683·Zbl 1102.92056号
[40] Ji,L.和Wu,C.,包含恒定猎物避难所的捕食-被捕食模型的定性分析,非线性分析。《真实世界申请》11(04)(2010)2285-2295·Zbl 1203.34070号
[41] Křivan,V.,猎物最佳反捕食行为对捕食者-食饵动力学的影响:避难所的作用,Theor。《人口生物学》53(02)(1998)131-142·Zbl 0945.92021号
[42] Kuang,Y.,Gause-type ratio依赖捕食者-食饵系统的丰富动力学。Fields Inst.Commun.21(1999)325-337·Zbl 0920.92032号
[43] Kuang,Y.和Beretta,E.,比率依赖型捕食者-食饵系统的全球定性分析,J.Math。生物.36(4)(1998)389-406·Zbl 0895.92032号
[44] Leard,B.、Lewis,C.和Rebaza,J.,具有非恒定收获的比率依赖型捕食者-食饵模型的动力学,离散Contin。动态。系统。序列号。S1(02)(2008)303-315·Zbl 1151.37062号
[45] Lee,J.和Baek,H.,具有恒速收获的层状食指型捕食者-食饵系统动力学,电子。J.质量。理论差异Equ.1(2017)1-20·Zbl 1424.92030年
[46] Liu,B.,Wu,R.和Chen,L.,具有Michaelis-Menten型收获的捕食-被捕食系统中超交叉扩散诱导的模式,数学。生物科学298(2018)71-79·Zbl 1392.92079号
[47] Liu,B.,Wu,R.和Chen,L.,超扩散捕食-被捕食模型中的Turing-Hopf分歧分析,Chaos28(11)(2018)113118·Zbl 1403.92255号
[48] Liu,X.,Zhang,T.Meng,X.和Zhang、T.,Turing-Hopf在具有羊群行为、二次死亡率和捕食倾向的捕食者-食饵模型中的分支,Phys。A496(2018)446-460·Zbl 1494.92102号
[49] May,R.M.,《模型生态系统的稳定性和复杂性》(普林斯顿大学出版社,普林斯顿,1973年)。
[50] Smith,J.Maynard,《生态学模型》(剑桥大学出版社,剑桥,1974年)·Zbl 0312.92001号
[51] Mukherjee,N.、Ghorai,S.和Banerjee(M.),密度相关交叉扩散对比率相关捕食模型中混沌模式的影响,Ecol。综合体36(2018)276-289。
[52] Murray,J.D.,《数学生物学》(施普林格出版社,柏林,1993年)·Zbl 0779.92001
[53] Nagumo,M.,《积分的边界》,Kurven gewöhnlicher differential gleichungen,Proc。物理-数学。《日本社会》24(1942)551-559·Zbl 0061.17204号
[54] Peng,R.,sel'kov模型稳态定性分析,J.微分方程241(2)(2007)386-398·Zbl 1210.35079号
[55] Sih,A.,《猎物避难所和捕食者-食饵稳定性》,Theor。大众。生物.31(01)(1987)1-12。
[56] Souna,F.、Lakmeche,A.和Djilali,S.,猎物采取的防御策略对捕食者-食饵相互作用的影响,J.Appl。数学。计算。(2020). https://doi.org/10.1007/s12190-020-01373-0:1-26个
[57] Srinivasu,PDN和Gayatri,IL,猎物储备能力对捕食者-食饵动力学的影响,生态。模型181(02)(2005)191-202。
[58] Sun,G.-Q,Jin,Z.,L.L.,Haque,M.和Li,B.-L.,具有交叉扩散的捕食-被捕食模型的空间模式,非线性动力学。69(4)(2012)1631-1638·Zbl 1263.34062号
[59] 孙国庆、张杰、宋丽萍、金丽萍和李丽萍,空间捕食-被捕食系统的模式形成,应用。数学。计算218(22)(2012)11151-11162·Zbl 1278.92041号
[60] Tao,Y.,Wang,X.和Song,X..,捕食避难所对具有广义功能反应的捕食-被捕食模型的影响,Commun。非线性科学。数字。模拟16(02)(2011)1052-1059·Zbl 1221.34149号
[61] Taylor,R.J.,《捕食》(查普曼和霍尔,纽约,1984年)。
[62] Tian,C.,Lin,L.和Zhang,L.,捕食者-食饵系统中的加性噪声驱动相变,应用。数学。模型46(2017)423-432·Zbl 1443.92034号
[63] Tian,C.和Ruan,S.,埃及伊蚊入侵的自由边界问题,应用。数学。模型46(2017)203-217·Zbl 1443.92035号
[64] Wang,M.,具有猎物依赖性和比率依赖性功能反应和扩散的捕食者模型的平稳模式,Phys D:非线性现象.196(1-2)(2004)172-192·Zbl 1081.35025号
[65] Xiao,D.,Li,W.和Han,M.,具有捕食者收获的比率依赖型捕食者-食饵模型的动力学,J.Math。分析。申请324(01)(2006)14-29·Zbl 1122.34035号
[66] Xiao,D.和Ruan,S.,比率依赖型捕食者-食饵系统的全球动力学,J.Math。《生物学》43(3)(2001)268-290·Zbl 1007.34031号
[67] Zhang,J.-F.,分数型交叉扩散Holling-Tanner模型的空间模式,计算。数学。申请76(4)(2018)957-965·兹比尔1426.92067
[68] Zhang,L.,Wang,W.和Xue,Y.,具有恒定收获率的捕食者-食饵系统的时空复杂性,混沌孤子分形41(01)(2009)38-46·Zbl 1198.35127号
[69] Zhang,X.和Zhu,H.,具有捕食者干扰或觅食便利性的均匀扩散捕食-被捕食系统的动力学和模式形成,非线性分析。《真实世界申请》48(2019)267-287·Zbl 1425.92169号
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