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具有Allee效应和疾病的捕食者-食饵系统的动力学。 (英语) Zbl 1317.34105号

小结:我们提出了一个一般的捕食者-食饵系统,其中猎物受到Allee效应和疾病的影响,具有以下独特特征:(i)Allee效应建立在被感染猎物(i类)没有贡献的猎物的繁殖过程中;(ii)与易感猎物(S类)相比,食用受感染的猎物对捕食者(P类)的增长率的贡献较小或为负。我们提供了该通用模型的基本动力学特性,并对一个具体模型(SIP-Allee模型)及其在无Allee效应下的对应模型(SIP-no-Allee模型)进行了详细分析;我们得到了这两个模型的完整动力学:(a)SIP Allee模型可能只有一个吸引子(所有物种灭绝),两个吸引子(由疾病和捕食者的繁殖数量的小值引起的双稳定性或由竞争排斥引起的双稳定性),或三个吸引子(三稳定性);(b) SIP-no-Allee模型可能有一个吸引子(只有S类生存,或S和I-类的持续存在,或S与P-类的持久存在)或两个吸引符(具有S和I--类的持久性或S和P-类持久性的双稳态)。最有趣的发现之一是,这两个模型都不能支持S、I、P三类的共存。这是由假设(ii)引起的,其生物学含义是,I类和P类是对S类的剥削性竞争,而I类不可能优于S类,P类不能从I类的消费中显著获益。此外,通过对SIP-Allee模型和SIP-no-Allee模型动力学的比较研究,得出以下结论:1)在Allee效应存在的情况下,物种容易灭绝,初始条件对猎物及其相应捕食者的生存起着重要作用;2) 在Allee效应存在的情况下,疾病可能会将猎物从捕食性灭绝中拯救出来,导致S类和I类共存,而捕食者则无法拯救疾病性灭绝。所有这些发现可能在保护生物学中有潜在的应用。

理学硕士:

34C60个 常微分方程模型的定性研究与仿真
34D05型 常微分方程解的渐近性质
34D45号 常微分方程解的吸引子
92D25型 人口动态(概述)
92天30分 流行病学
92天40分 生态学
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全文: 内政部

参考文献:

[1] W.C.Allee,<em>动物聚集。《普通社会学研究》,芝加哥大学出版社(1931)·doi:10.5962/bhl.title.7313
[2] L.H.Alvarez,随机波动和临界补偿下的最优收获,数学生物科学,152,63(1998)·Zbl 0934.60073号 ·doi:10.1016/S0025-5564(98)10018-4
[3] P.Amarasekare,《局部动力学和扩散之间的相互作用:单物种模型的见解》,《理论种群生物学》,53,44(1998)·Zbl 0894.92029号 ·doi:10.1006/tpbi.1997.1340
[4] E.安古洛,《岛狐的双Allee效应和灭绝》,《保护生物学》,第21卷,第1082页(2007年)·doi:10.1111/j.1523-1739.2007.00721.x
[5] N.Bairagi,感染对具有多种反应功能的捕食者-食饵系统稳定性的作用——比较研究,《理论生物学杂志》,248,10(2007)·Zbl 1451.92274号 ·doi:10.1016/j.jtbi.2007.05.005
[6] M.Begon,《宿主寄生虫模型中传播术语的澄清:数量、密度和面积》,《流行病学和感染》,129147(2002)·doi:10.1017/S0950268802007148
[7] E.Beltrami,《模拟病毒疾病在反复浮游植物水华中的作用》,《数学生物学杂志》,32,857(1994)·Zbl 0825.92122号 ·doi:10.1007/BF00168802
[8] E.Beretta,海洋噬菌体感染的建模和分析,数学生物科学,149,57(1998)·Zbl 0946.92012号 ·doi:10.1016/S0025-5564(97)10015-3
[9] F.S.Berezovskaya,猎物扩散和避难所对捕食者-食饵动力学的作用,SIAM应用数学杂志,701821(2010)·Zbl 1242.92056号 ·数字对象标识代码:10.1137/080730603
[10] G.Birkhoff,常微分方程,马萨诸塞州(1982)
[11] D.S.Boukal,Allee效应的单物种模型:灭绝边界、性别比和配偶相遇,理论生物学杂志,218375(2002)·doi:10.1006/jtbi.2002.3084
[12] R.Burrows,非洲野狗的种群动态、干预和生存(Lycaon pictus),《皇家学会学报B:生物科学》,262235(1995)·doi:10.1098/rspb.1995.0201
[13] J.Chattopadhyay,捕食者-被捕食者疾病模型,非线性分析,36747(1999)·Zbl 0922.34036号 ·doi:10.1016/S0362-546X(98)00126-6
[14] J.Chattopadhyay,浮游植物-浮游动物系统的病毒感染——数学模型,生态建模,151,15(2002)·doi:10.1016/S0304-3800(01)00415-X
[15] J.Chattopadhyay,寄生虫可确定植物适合度-基于实验数据的数学模型,《理论生物学杂志》,212295(2001)·doi:10.1006/jtbi.2001.2374
[16] J.Chattopadhyay,《盐田海洋中面临风险的鹈鹕——生态流行病学模型-II》,《生态建模》,167199(2003)·doi:10.1016/S0304-3800(03)00187-X
[17] D.L.Clifford,濒危岛狐种群的病原体暴露:对保护管理的影响,生物保护,131230(2006)·doi:10.1016/j.biocon.2006.04.029
[18] F.Courchamp,《Allee Effects in Ecology and Conservation》,牛津大学出版社(2008)·doi:10.1093/acprof:oso/9780198570301.001.0001
[19] F.Courchamp,逆向密度依赖和Allee效应,《生态与进化趋势》,第14期,第405页(1999年)·doi:10.1016/S0169-5347(99)01683-3
[20] F.Courchamp,非洲野狗的多背动力学和Allee效应,Lycaon pictus,动物保护,3277(2000)·doi:10.1017/S1367943000001001
[21] F.Courchamp,天敌对合作繁殖者的影响,Oikos,91,311(2000)·网址:10.1034/j.1600-0706.2000.910212.x
[22] J.Cushing,进化动力学和强Allee效应,《生物动力学杂志》,6941(2012)·Zbl 1447.92276号 ·doi:10.1080/17513758.2012.697196
[23] A.Deredec,Allee效应和寄生的综合影响,Oikos,112667(2006)·doi:10.1111/j.0030-1299.2006.14243.x
[24] J.Drake,Allee效应和生物入侵风险,风险分析,24795(2004)·doi:10.1111/j.0272-4332.2004.00479.x
[25] J.Ferdy,欺骗性物种中花粉诱导的密度依赖性,Oikos,87,549(1999)·doi:10.2307/3546819
[26] H.I.Freedman,经寄生虫作用修改的捕食者-食饵动力学模型,《数学生物科学》,99,143(1990)·Zbl 0698.92024号 ·doi:10.1016/0025-5564(90)90001-F
[27] A.Friedman,致命疾病和人口allee效应:人口持续性和灭绝,《生物动力学杂志》,6495(2012)·Zbl 1273.34052号 ·doi:10.1080/17513758.2011.630489
[28] J.C.Gascoigne,捕食驱动的Allee效应,应用生态学杂志,41801(2004)·doi:10.1111/j.0021-8901.2004.00944.x
[29] M.Groom,Allee效应限制一年生植物的种群生存能力,《美国自然主义者》,151487(1998)·doi:10.1086/286135
[30] Y.Gruntfest,《不同环境中的支离破碎种群》,《理论生物学杂志》,185539(1997)·doi:10.1006/jtbi.1996.0358
[31] J.Guckenheimer,非线性振动、动力系统和向量场分岔,Springer-Verlag(1983)·Zbl 0515.34001号
[32] F.M.D.Gulland,《传染病对野生动物种群的影响——综述》。摘自:《自然人群传染病生态学》,剑桥大学出版社(1995年)·Zbl 0829.00038号
[33] K.P.Hadeler,具有寄生感染的捕食者-食饵种群,《数学生物学杂志》,27609(1989)·Zbl 0716.92021号 ·doi:10.1007/BF00276947
[34] H.W.Hethcote,传染病数学,SIAM评论,42499(2000)·Zbl 0993.92033号 ·doi:10.137/S0036144500371907
[35] H.W.Hethcote,带有受感染猎物的捕食者-食饵模型,理论种群生物学,66,259(2004)·doi:10.1016/j.tpb.2004.06.010
[36] F.M.Hilker,《种群崩溃到灭绝:寄生和Allee效应的灾难性结合》,《生物动力学杂志》,第4期,第86页(2010年)·Zbl 1315.92060号 ·doi:10.1080/17513750903026429
[37] F.M.Hilker,《allee效应与传染病:灭绝、多重稳定性和振荡的出现》,《美国自然主义者》,173,72(2009)·数字对象标识代码:10.1086/593357
[38] F.M.Hilker,具有Allee效应的扩散SI模型及其在FIV中的应用,《数学生物科学》,206,61(2007)·Zbl 1124.92044号 ·doi:10.1016/j.mbs.2005.10.003
[39] F.M.Hilker,捕食者-食饵振荡的疾病诱导稳定,理论生物学杂志,255,299(2008)·Zbl 1400.92487号 ·doi:10.1016/j.jtbi.2008.018
[40] C.Holling,简单捕食和寄生类型的一些特征,加拿大昆虫学家,91,385(1959)
[41] V.Hutson,生物系统的持久性和动力学,《数学生物科学》,111,1(1992)·Zbl 0783.92002号 ·doi:10.1016/0025-5564(92)90078-B
[42] J.Jacobs,《合作、最佳密度和低密度阈值:对logistic模型的又一次修改》,Oecologia,64,389(1984)·doi:10.1007/BF00379138
[43] S.R.J.Jang,具有Allee效应的离散时间寄主-寄主模型:密度依赖与寄生,《差分方程与应用杂志》,17,525(2011)·Zbl 1211.92059号 ·doi:10.1080/10236190903146920
[44] S.R.J.Jang,离散时间主-拟主模型中的Allee效应,《差分方程与应用杂志》,12,165(2006)·Zbl 1088.92058号 ·doi:10.1080/10236190500539238
[45] Y.Kang,《受强Allee效应影响的一般竞争两种群模型的动力学》,提交给《理论种群生物学杂志》(2013)
[46] Y.Kang,Scramble比赛可以拯救受到强烈Allee效应影响的濒危物种,数学生物科学,241,75(2013)·Zbl 1309.92069号 ·doi:10.1016/j.mbs.2012.09.002
[47] Y.Kang,宿主种群中具有捕食驱动Allee效应的寄主-拟寄主系统,,预印本·Zbl 1448.92204号
[48] Y.Kang,带扩散的舱室模型多尺度分析,生物动力学杂志,6,50(2012)·Zbl 1448.92203号 ·doi:10.1080/17513758.2012.713125
[49] Y.Kang,《具有Allee效应和疾病修正适应度的野生种群简单流行病学模型》,离散和连续动力系统杂志-B(2013)
[50] Y.Kang,《扩张还是灭绝:具有Allee效应的决定论和随机两阶段模型》,《数学生物学杂志》,62925(2011)·Zbl 1230.92040 ·doi:10.1007/s00285-010-0359-3
[51] Y.Kang,广义或专业捕食者的内部捕食模型动力学,《数学生物学杂志》,671227(2013)·Zbl 1286.34071号 ·doi:10.1007/s00285-012-0584-z
[52] Y.Kang,《弱Allee效应与物种共存》,《非线性分析:现实世界应用》,第123329页(2011年)·Zbl 1231.39008号 ·doi:10.1016/j.nonrwa.2011.05.031
[53] M.Kuussaari,Glanville贝母蝶的Allee效应和种群动态,Oikos,82,384(1998)·doi:10.2307/3546980
[54] B.Lamont,《Banksia goodii-demonstration of the Allee effect》,《Oecologia》,第94、446页(1993年)·doi:10.1007/BF00317122
[55] M.A.Lewis,Allee动力学与入侵生物的传播,《理论种群生物学》,43,141(1993)·Zbl 0769.92025号 ·doi:10.1006/tpbi.1993.1007
[56] H.McCallum,应如何建模病原体传播?,生态与进化趋势,16295(2001)·doi:10.1016/S0169-5347(01)02144-9
[57] H.T.Odum,关于种群稳定点的注记,显示种内合作和不合作,生态学,35,95(1954)·数字对象标识代码:10.2307/1931412
[58] V.Padrón,聚集行为对一组栖息地岛屿上种群恢复的影响,《数学生物科学》,165,63(2000)·Zbl 0964.92043号 ·doi:10.1016/S0025-5564(00)00005-5
[59] A.Potapov,野生动物疾病消除和密度依赖,《皇家学会学报-生物科学》,2793139(2012)·doi:10.1098/rspb.2012.0520
[60] R.Ricklefs,《生态学》,Williams and Wilkins Co.(2000)
[61] B.-E.Sther,《物种保护中的生命历史变化、种群过程和优先事项:走向研究范式的重新组合》,Oikos,77,217(1996)·doi:10.2307/3546060
[62] S.J.Schreiber,简单种群模型中的Allee效应、灭绝和混沌瞬变,理论种群生物学,64201(2003)·Zbl 1104.92053号 ·doi:10.1016/S0040-5809(03)00072-8
[63] 石俊杰,具有弱Allee效应的反应扩散模型的持久性,《数学生物学杂志》,52807(2006)·Zbl 1110.92055号 ·doi:10.1007/s00285-006-0373-7
[64] M.Sieber,捕食者-食饵模型中的水螅效应,《数学生物学杂志》,64341(2012)·Zbl 1284.92095号 ·doi:10.1007/s00285-011-0416-6
[65] B.K.Singh,《病毒感染在简单浮游植物-浮游动物系统中的作用》,《理论生物学杂志》,231153(2004)·Zbl 1447.92475号 ·doi:10.1016/j.jtbi.2004.06.010
[66] P.Stephens,Allee效应对行为、生态学和保护的影响,《生态学与进化趋势》,14001(1999)·doi:10.1016/S0169-5347(99)01684-5
[67] P.A.史蒂芬斯,什么是艾利效应?,Oikos,87,185(1999)·doi:10.2307/3547011
[68] A.Stoner,过度捕捞海洋腹足动物Allee效应的证据:密度依赖性交配和产卵,海洋生态进展系列,202297(2000)·doi:10.3354/meps202297
[69] M.Su,“带有受感染捕食者的生态流行病学系统”,第三届国际生物医学工程和信息学会议(BMET 2010),6,2390(2010)·doi:10.1109/BMEI.2010.5639698
[70] M.Su,捕食者-食饵系统中流行病传播的时空动力学,《数学生物学公报》,702195(2008)·Zbl 1169.92042号 ·doi:10.1007/s11538-008-9340-3
[71] C.Taylor,生物入侵中的Allee效应,《生态学快报》,8895(2005)·文件编号:10.1111/j.1461-0248.2005.00787.x
[72] H.R.Thieme,渐近自治微分方程的收敛结果和Poincaré-Bendixson三分法,数学生物学杂志,30755(1992)·Zbl 0761.34039号 ·doi:10.1007/BF00173267
[73] H.R.Thieme,《物种衰退与灭绝:传染病与Allee效应的协同作用?》?,生物动力学杂志,3305(2009)·Zbl 1342.92206号 ·doi:10.1080/17513750802376313
[74] E.Venturino,捕食者-被捕食者模型中的流行病:被捕食物中的疾病,in Arino,1381(1995)·Zbl 1014.92036号 ·doi:10.1093/imammb19.3185
[75] E.Venturino,捕食者-被捕食者模型中的流行病:捕食者中的疾病,IMA医学与生物学应用数学杂志,19,185(2002)·Zbl 1014.92036号 ·doi:10.1093/imammb19.3.185
[76] G.A.K.v.Voorn,异宿轨道表明具有强烈Allee效应的捕食者-食饵系统中的过度开发,《数学生物科学》,209,451(2007)·Zbl 1126.92062号 ·doi:10.1016/j.mbs.2007.02.006
[77] J.Wang,猎物中具有强Allee效应的捕食系统,《数学生物学杂志》,62291(2011)·Zbl 1232.92076号 ·doi:10.1007/s00285-010-0332-1
[78] M.Wang,积分差分方程、Allee效应和入侵,《数学生物学杂志》,44,150(2002)·Zbl 0991.92032号 ·doi:10.1007/s002850100116
[79] S.Wiggins,《应用非线性动力系统和混沌导论》,应用数学教材,2(1990)·Zbl 0701.58001号 ·doi:10.1007/978-1-4757-4067-7
[80] Y.Xiao,猎物疾病捕食模型的建模和分析,数学生物科学,171,59(2001)·Zbl 0978.92031号 ·doi:10.1016/S0025-5564(01)00049-9
[81] A.A.Yakubu,感染新生儿的离散时间SIS流行病模型中的Allee效应,《差分方程与应用杂志》,13,341(2007)·Zbl 1118.92056号 ·doi:10.1080/10236190601079076
[82] 周顺荣,类Allee效应下集合种群的竞争动力学,理论种群生物学,65,29(2004)·Zbl 1105.92029号 ·doi:10.1016/j.tpb.2003.08.002
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