吴赛楠;王金凤;史俊平 具有捕食者-时间轴的扩散捕食者-食饵模型的动力学和模式形成。 (英语) Zbl 1411.35171号 数学。模型方法应用。科学。 28,第11号,2275-2312(2018). 摘要:我们提出了一个新的具有捕食者-时间轴的反应扩散捕食者-食饵模型系统,在该模型中,捕食者可以沿捕食者梯度的相反方向运动。当易感人群在疫情传播中避开受感染人群时,也会出现类似的情况。证明了该系统在任意空间维数和任意捕食者轴敏感系数的有界区域中解的全局存在性和有界性。研究还表明,在许多情况下,这种捕食者-时间轴对共存稳态解的存在性和稳定性没有定性影响。对于具有扩散诱导不稳定性的扩散捕食-食饵系统,研究表明,捕食者-食饵轴的存在可以消除空间模式。 引用于71文件 MSC公司: 35K57型 反应扩散方程 92年第35季度 与生物、化学和其他自然科学相关的PDE 35K59型 拟线性抛物型方程 35B45码 PDE背景下的先验估计 35B32型 PDE背景下的分歧 92D25型 人口动态(一般) 92天30分 流行病学 关键词:反应扩散系统;捕食者-食饵模型;捕食性T轴;全球存在;有界性;图灵不稳定性;非恒定稳态 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{S.Wu}等人,数学。模型方法应用。科学。28,第11号,2275--2312(2018;Zbl 1411.35171) 全文: 内政部 参考文献: [1] Ainseba,B.E.,Bendahmane,M.和Noussair,A.,一个反应扩散系统,用捕食-捕食行为建模,非线性分析。真实世界应用9(2008)2086-2105·Zbl 1156.35404号 [2] Alikakos,N.D.,反应扩散方程解的(L^p)界,《Comm.偏微分方程》4(1979)827-868·Zbl 0421.35009号 [3] Allen,L.J.S.,Bolker,B.M.,Lou,Y.和Nevai,A.L.,SIS流行病反应扩散模型稳态的渐近分布,离散Contin。动态。系统21(2008)1-20·Zbl 1146.92028号 [4] Amann,H.,拟线性抛物方程动力学理论。二、。反应扩散系统,微分积分方程3(1990)13-75·Zbl 0729.35062号 [5] Amann,H.,《函数空间、微分算子和非线性分析》,第133卷(Teubner,1993),第9-126页·Zbl 0810.35037号 [6] Bai,X.L.和Winkler,M.,具有竞争动力学的完全抛物线两种趋化系统的平衡,印第安纳大学数学系。J.65(2016)553-583·兹比尔1345.35117 [7] Bellomo,N.、Bellouquid,A.、Tao,Y.和Winkler,M.,《生物组织中模式形成的Keller-Segel模型的数学理论》,《数学》。模型方法应用。科学25(2015)1663-1763·Zbl 1326.35397号 [8] Cantrell,R.S.和Cosner,C.,《反应扩散方程的空间生态学》(John Wiley&Sons,2003)·Zbl 1059.92051号 [9] Crandall,M.G.和Rabinowitz,P.H.,《简单特征值的分叉》,J.Funct。分析8(1971)321-340·Zbl 0219.46015号 [10] Cui,R.-H.,Lam,K.-Y.和Lou,Y.,平流环境中流行病模型稳态的动力学和渐近剖面,J.微分方程263(2017)2343-2373·Zbl 1388.35086号 [11] Cui,R.-H.和Lou,Y.,平流非均匀环境中的空间SIS模型,J.微分方程261(2016)3305-3343·Zbl 1342.92231号 [12] Cui,R.-H.,Shi,J.-P.和Wu,B.-Y.,具有保护区的扩散捕食-被捕食系统中的强Allee效应,J.微分方程256(2014)108-129·Zbl 1359.35096号 [13] Drangeid,A.-K.,拟线性抛物发展方程的线性化稳定性原理,《非线性分析》13(1989)1091-1113·Zbl 0694.35009号 [14] Du,Y.-H.和Shi,J.-P.,非线性动力学和演化方程,第48卷(美国数学学会,2006年),第95-135页·Zbl 1100.35041号 [15] Du,Y.-H.和Shi,J.-P.,空间异质捕食者-食饵模型中的Allee效应和双稳态,Trans。阿默尔。数学。Soc.359(2007)4557-4593·Zbl 1189.35337号 [16] Ei,S.-I.,Izuhara,H.和Mimura,M.,Keller-Segel系统中的时空振荡与逻辑增长,Physica D277(2014)1-21·Zbl 1347.35039号 [17] Gierer,A.和Meinhardt,H.,《生物模式形成理论》,Kybernetik12(1972)30-39·Zbl 1434.92013年 [18] Hastings,A.,捕食系统的空间异质性和稳定性,Theor。大众。《生物学》12(1977)37-48·Zbl 0371.92016号 [19] Henry,D.,半线性抛物方程的几何理论,(Springer,1981)·Zbl 0456.35001号 [20] Horstmann,D.和Winkler,M.,《趋化系统中的有界性与放大》,《微分方程》215(2005)52-107·Zbl 1085.35065号 [21] 徐世斌,《构建种群生物学数学模型李亚普诺夫函数的调查》,台湾数学杂志9(2005)151-173·Zbl 1087.34031号 [22] Huffaker,C.B.、Shea,K.P.和Herman,S.G.,《捕食的实验研究:分散因子和捕食者-食饵振荡》,Hilgardia34(1963)305-330。 [23] Jin,H.-Y和Wang,Z.A,一维吸引-排斥Keller-Segel模型的渐近动力学,数学。方法应用。科学38(2015)444-457·Zbl 1310.35005号 [24] Jin,H.-Y.和Wang,Z.-A.,竞争趋化性中的有界性、爆破和临界质量现象,《微分方程》260(2016)162-196·Zbl 1323.35001号 [25] Jin,H.-Y.和Wang,Z.-A.,捕食系统的全局稳定性,J.微分方程262(2017)1257-1290·兹比尔1364.35143 [26] Jin,L.,Wang,Q.和Z.-Y.Zhang,《Keller-Segel趋化模型的模式形成与逻辑增长》,国际。J.比福尔。混沌应用。科学。工程26(2016)1650033·Zbl 1334.35003号 [27] Kareva,P.和Odell,G.T.,《美国国家》130(1987)233-270,如果单个捕食者使用区域限制搜索,那么成群的捕食者会表现出“捕食性”。 [28] Keller,E.F.和Segel,L.A.,被视为不稳定性的黏菌聚集的起始,J.Theor。《生物学》26(1970)399-415·Zbl 1170.92306号 [29] Kuto,K.,Osaki,K.、Sakurai,T.和Tsujikawa,T.,《趋化-扩散-生长模型中的空间模式形成》,《物理学》D241(2012)1629-1639·Zbl 1255.35033号 [30] Kuwamura,M.,捕食者休眠的捕食系统中的图灵不稳定性,J.Math。生物71(2015)125-149·Zbl 1334.35121号 [31] Lankeit,J.,具有逻辑源的趋化流体系统中的长期行为,数学。模型方法应用。科学26(2016)2071-2109·Zbl 1354.35059号 [32] Lee,J.M.、Hillen,T.和Lewis,M.A.,捕食系统中的模式形成,J.Biol。Dyn.3(2009)551-573·Zbl 1315.92064号 [33] Liu,P.,Shi,J.-P.和Wang,Z.-A.,吸引-再脉冲Keller-Segel系统的模式形成,离散Contin。动态。系统。序列号。B18(2013)2597-2625·Zbl 1277.35048号 [34] Liu,D.-M.和Tao,Y.S.,完全抛物线吸引-脉冲趋化模型中的全局有界性,数学。方法应用。科学38(2015)2537-2546·Zbl 1331.35174号 [35] Luca,M.、Chavez-Ross,A.、Edelstein-Keshet,L.和Mogilner,A.,趋化信号、小胶质细胞和阿尔茨海默病老年斑:有联系吗?牛市。数学。《生物学》65(2003)693-730·Zbl 1334.92077号 [36] Ma,M.-J.和Wang,Z.-A.,具有体积填充效应的反应扩散趋化模型的全局分歧和稳态稳定性,非线性28(2015)2639-2660·Zbl 1331.35185号 [37] McGehee,E.A.和Peacock-López,E.,修正的Lotka-Volterra模型中的图灵模式,Phys。莱特。A342(2005)90-98·兹比尔1222.92065 [38] Murdoch,W.W.、Briggs,C.J.和Nisbet,R.M.,《消费者资源动力学》,第36卷(普林斯顿大学出版社,2003年)。 [39] Murray,J.D.,《数学生物学》。一、 第17卷(Springer,2002)·Zbl 1006.92001号 [40] Nagai,T.、Senba,T.和Yoshida,K.,Trudinger-Moser不等式在趋化抛物线系统中的应用,Funkcial。埃克瓦茨.40(1997)411-433·Zbl 0901.35104号 [41] Nirenberg,L.,《关于椭圆偏微分方程》,Ann.S.Norm。《比萨Sup.Pisa》(3)13(1959)115-162·Zbl 0088.07601号 [42] Osaki,K.和Yagi,A.,《一维Keller-Segel方程定态解的结构》,Sárikaisekikekyásho K okyároku1105(1999)1-9·Zbl 0951.92503号 [43] Painter,K.J.和Hillen,T.,趋化模型中的时空混沌,Physica D240(2011)363-375·Zbl 1255.37026号 [44] Pascual,M.,空间捕食者-食饵系统中的扩散诱导混沌,Proc。罗伊。伦敦证券交易所B:生物。科学.251(1993)1-7。 [45] Peng,R.,SIS流行病反应扩散模型正稳态的渐近分布。一、 《微分方程》247(2009)1096-1119·Zbl 1165.92035号 [46] Peng,R.和Liu,S.Q.,SIS流行病反应扩散模型稳态的全局稳定性,非线性分析71(2009)239-247·Zbl 1162.92037号 [47] Peng,R.和Yi,F.-Q.,SIS流行病反应扩散模型正稳态的渐近分布:流行病风险和人口流动的影响,《物理学》D259(2013)8-25·兹比尔1321.92076 [48] Potier-Ferry,M.,拟线性抛物方程解稳定性的线性化原理I,Arch。定额。机械。分析77(1981)301-320·Zbl 0497.35006号 [49] Rabinowitz,P.H.,非线性特征值问题的一些全局结果,J.Funct。分析7(1971)487-513·Zbl 0212.16504号 [50] 罗森茨威格,M.L.,《浓缩悖论:生态时期开发生态系统的不稳定》,《科学》171(1971)385-387。 [51] Segel,L.A.和Jackson,J.L.,《耗散结构:解释和生态示例》,J.Theor。《生物学》37(1972)545-559。 [52] Shi,J.-P.和Wang,X.-F.,关于有界域上拟线性椭圆系统的全局分岔,《微分方程》246(2009)2788-2812·Zbl 1165.35358号 [53] Tao,Y.-S.,具有非线性敏感性的高维排斥趋化模型中的全球动力学,离散Contin。动态。系统。序列号。B18(2013)2705-2722·Zbl 1282.35189号 [54] Tao,Y.S.和Wang,Z.-A.,趋化性中吸引与排斥的竞争效应,数学。模型方法应用。科学23(2013)1-36·Zbl 1403.35136号 [55] Tello,J.I.和Winkler,M.,《具有逻辑源的趋化系统》,《Comm.偏微分方程》32(2007)849-877·兹比尔1121.37068 [56] Tello,J.I.和Wrzosek,D.,带扩散和间接捕食的捕食-被捕食模型,数学。模型方法应用。科学26(2016)2129-2162·Zbl 1349.92133号 [57] Tsyganov,M.A.、Brindley,J.、Holden,A.V.和Biktashev,V.N.,捕食者-食饵系统中追踪-扩散波的准孤子相互作用,Phys。修订稿91(2003)218102。 [58] Tsyganov,M.A.,Brindley,J.,Holden,A.V.和Biktashev,V.N.,《一维交叉扩散系统中的类孤立子现象:捕食者-猎物追逐和躲避的例子》,Physica D197(2004)18-33·Zbl 1057.92057号 [59] Wang,J.-F.,Shi,J.-P.和Wei,J.-J.,《捕食中具有强烈Allee效应的扩散捕食-被捕食系统的动力学和模式形成》,J.微分方程251(2011)1276-1304·Zbl 1228.35037号 [60] 王琦,宋瑜,邵丽君,一维前驱系统的非恒定正稳态和模式形成,《非线性科学杂志》27(2017)71-97·Zbl 1368.92160号 [61] Wang,X.-L.,Wang,W.-D.和Zhang,G.-H.,具有前趋性的捕食者-食饵模型解的全局分歧,数学。方法应用。科学38(2015)431-443·Zbl 1307.92333号 [62] Wang,J.-F,Wei,J.-J.和Shi,J.-P.,齐次扩散捕食-食饵系统的全局分歧分析和模式形成,J.微分方程260(2016)3495-3523·Zbl 1332.35176号 [63] Wang,X.-F.和Xu,Q.,通过全局分歧和Helly紧性定理,J.Math,趋化系统的Spiky和过渡层稳态。《生物学》66(2013)1241-1266·Zbl 1301.92006年 [64] 王琦,闫建德,盖春云,平稳Keller-Segel趋化模型的logistic增长定性分析,张安圭。数学。Phys.67(2016),第51条,25 pp·Zbl 1353.92025 [65] Wang,X.-Y.,Zanette,L.和Zou,X.-F.,《捕食者-食饵相互作用中恐惧效应的建模》,J.Math。《生物》73(2016)1179-1204·Zbl 1358.34058号 [66] Wang,W.-D.和Zhao,X.-Q.,反应扩散流行病模型的基本复制数,SIAM J.Appl。动态。系统11(2012)1652-1673·Zbl 1259.35120号 [67] Wang,Z.-A.和Zhao,K.,一维排斥趋化模型的全球动力学和扩散极限,Commun。纯应用程序。分析12(2013)3027-3046·兹比尔1270.35117 [68] Wang,X.-Y.和Zou,X.-F.,《捕食者-食饵相互作用中恐惧效应与适应性回避捕食者的建模》,公牛。数学。《生物》79(2017)1325-1359·Zbl 1372.92095号 [69] Wang,X.-Y.和Zou,X.-F.,具有反捕食行为代价的捕食者-食饵模型的模式形成,数学。Biosci公司。工程.15(2018)775-805·Zbl 1406.92530号 [70] Winkler,M.,具有信号依赖敏感性的抛物线趋化系统中不存在崩溃,数学。Nachr.283(2010)1664-1673·兹比尔1205.35037 [71] Winkler,M.,《高维Keller-Segel模型中的聚集与全球扩散行为》,J.微分方程248(2010)2889-2905·Zbl 1190.92004年 [72] Winkler,M.,具有逻辑源的高维抛物线-抛物线趋化系统的有界性,《Comm.偏微分方程》35(2010)1516-1537·Zbl 1290.35139号 [73] Winkler,M.,高维抛物线Keller-Segel系统的有限时间爆破,J.Math。Pures应用程序。(9) 100(2013)748-767·Zbl 1326.35053号 [74] Winkler,M.,具有强逻辑阻尼的完全抛物线趋化系统中常数平衡点的全局渐近稳定性,J.微分方程257(2014)1056-1077·Zbl 1293.35048号 [75] Winkler,M.,《涉及食物支持增殖的三维营养趋同系统中的渐近均质化》,《微分方程》263(2017)4826-4869·Zbl 1370.35059号 [76] Winkler,M.和Djie,K.C.,具有体积填充效应的趋化系统中的有界性和有限时间坍塌,《非线性分析》72(2010)1044-1064·Zbl 1183.92012年 [77] Wu,S.-N.,Shi,J.-P.和Wu,B.-Y.,具有捕食行为的扩散捕食-被捕食模型解的全局存在性和一致持久性,J.微分方程260(2016)5847-5874·Zbl 1335.35131号 [78] Wu,S.-N.,Shi,J.-P.和Wu,B.-Y.,具有增长的吸引-脉冲趋化模型解的全局存在性,Commun。纯应用程序。分析16(2017)1037-1058·Zbl 1359.35098号 [79] Wu,S.-N.和Wu,B.-Y.,具有非线性敏感性的拟线性吸引-脉冲趋化模型的全局有界性,J.Math。分析。申请442(2016)554-582·Zbl 1339.35068号 [80] Wu,Y.-X.和Zou,X.-F.,具有大规模作用传染机制的扩散SIS流行病模型稳态的渐近分布,J.微分方程261(2016)4424-4447·Zbl 1346.35199号 [81] Yi,F.-Q.,Wei,J.-J.和Shi,J.-P.,均匀扩散捕食-食饵系统中的分歧和时空模式,J.微分方程246(2009)1944-1977·Zbl 1203.35030号 [82] Zanette,L.Y.、White,A.F.、Allen,M.C.和Clinchy,M.,《感知捕食风险降低鸣禽每年繁殖后代的数量》,《科学》334(2011)1398-1401。 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。