×

具有捕食者种内相互作用和比率依赖功能反应的离散Bazykin捕食者-食饵模型中的多重分支。 (英语) Zbl 1517.37092号

摘要:提出并研究了一个具有捕食者种内相互作用和比率依赖功能反应的离散Bazykin捕食者-食饵模型。该模型的简要数学分析包括给出不动点和分析局部稳定性。研究了共维一分岔,如跨临界、折叠、翻转、Neimark-Sacker分岔和共维二分岔,包括折叠翻转分岔、1:2、1:3和1:4强共振。精确的理论分析和精细的数值模拟同时给出,支持了本文的主要内容。借助于几个局部吸引盆、周期和Lyapunov指数图,揭示了积分步长的双参数空间中一组有趣的动力学,以及其他参数。本文的结果揭示了离散时间捕食者-食饵系统在单参数和双参数空间中的动力学本质上丰富而复杂。

MSC公司:

37N25号 生物学中的动力系统
39A28号 差分方程的分岔理论
39A30型 差分方程的稳定性理论
92D25型 人口动态(一般)
92D40型 生态学
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 威廉姆斯,BK;尼科尔斯,JD;Conroy,MJ,《动物种群分析与管理》(2002),加利福尼亚州圣地亚哥:学术出版社,加利福尼亚州圣迭戈
[2] 亨布里,DH;Hembry,MG,《生态相互作用与宏观进化:一个有老根的新领域》,Annu。经济评论。进化。系统。,51, 215-243 (2020) ·doi:10.1146/annurev-ecolsys-011720-121505
[3] 赵,LZ;黄,CD;Cao,JD,包含两个时滞的分数阶捕食者-食饵模型动力学,分形,292150014(2021)·Zbl 1487.34162号 ·doi:10.1142/S0218348X21500146
[4] Berryman,AA,捕食者-食饵理论的起源和进化,生态学,731530-1535(1992)·doi:10.2307/1940005
[5] 阮,SG;Xiao,DM,具有非单调功能反应的捕食-被捕食系统的全局分析,SIAM J.Appl。数学。,61, 1445-1472 (2001) ·Zbl 0986.34045号 ·doi:10.1137/S00361399999361896
[6] 周,H。;唐,B。;朱,惠普;Tang,SY,捕食者释放速率恒定的非单调捕食者-食饵系统的分岔与动力学分析,Qual。理论动力学。系统。,21, 10 (2022) ·Zbl 1483.34072号 ·doi:10.1007/s12346-021-00539-w
[7] 肖,DM;Ruan,SG,具有非单调功能反应的时滞捕食者-食饵系统的多重分支,J.Differ。Equ.、。,176, 494-510 (2001) ·Zbl 1003.34064号 ·doi:10.1006/jdeq.2000.3982
[8] 胡,DP;李,YY;刘,M。;Bai,YZ,具有捕食阶段结构和Ivlev型功能反应的时滞捕食者-食饵模型的稳定性和Hopf分支,非线性动力学。,99, 3323-3350 (2020) ·Zbl 1434.37049号 ·doi:10.1007/s11071-020-05467-z
[9] 蒙达尔,N。;巴曼,D。;Alam,S.,成年捕食者的影响在阶段结构捕食者模型中引发恐惧,Environ。发展维持。,23, 9280-9307 (2021) ·doi:10.1007/s10668-020-01024-1
[10] 李,SM;Wang,XL码;李,XL;Wu,KL,具有Holling I型响应函数的Leslie型捕食者-食饵模型的松弛振动,应用。数学。莱特。,120, 107328 (2021) ·Zbl 1480.34064号 ·doi:10.1016/j.aml.2021.107328
[11] 卢,M。;Huang,JC,Bazykin模型与Holling II功能反应和捕食者竞争的全局分析,J.Differ。Equ.、。,280, 99-138 (2021) ·Zbl 1464.34070号 ·doi:10.1016/j.jde.2021.01.025
[12] 阿里亚斯,CF;布莱·G。;Falconi,M.,具有Holling II功能反应的离散时间捕食者-食饵系统动力学,Qual。理论动力学。系统。,21, 31 (2022) ·Zbl 1486.37047号 ·doi:10.1007/s12346-022-00562-5
[13] Vishwakarma,K。;Sen,M.,Allee效应对具有Holling III型功能性反应的捕食者的猎物和狩猎合作的影响,J.Appl。数学。计算。,68, 249-269 (2022) ·Zbl 1500.34045号 ·doi:10.1007/s12190-021-01520-1
[14] 黄,JC;阮,SG;Song,J.,具有广义Holling III型功能反应的Leslie型捕食者-食饵系统的分歧,J.Differ。Equ.、。,257, 1721-1752 (2014) ·Zbl 1326.34082号 ·doi:10.1016/j.jde.2014.04.024
[15] 张杰。;Su,J.,具有简化Holling IV型功能反应的Leslie型捕食者-食饵模型中的分歧,国际期刊Bifurcat。混沌,312150054(2021)·兹比尔1458.92071 ·doi:10.1142/S0218127421500541
[16] 卓,XL;Zhang,FX,一个新的离散比率依赖捕食者-食饵系统的稳定性,Qual。理论动力学。系统。,17, 189-202 (2018) ·Zbl 1394.37122号 ·doi:10.1007/s12346-017-0228-1
[17] 戴,BX;Zou,JZ,具有Beddington-DeAngelis功能反应的离散时间非自治捕食者-食饵系统的周期解,J.Appl。数学。计算。,24, 127-139 (2007) ·Zbl 1134.39004号 ·doi:10.1007/BF02832305
[18] 李,XY;王,Q。;Han,RJ,具有修正Leslie-Gower功能反应和扩散的脉冲捕食-食饵系统,Qual。理论动力学。系统。,20, 78 (2021) ·Zbl 1479.35891号 ·doi:10.1007/s12346-021-00517-2
[19] 高,XY;Ishag,SD;傅,SM;李维杰;Wang,WM,具有捕食者捕获的扩散比率依赖捕食者-食饵模型中的分歧和图灵模式形成,非线性Anal-RWA,51,102962(2020)·Zbl 1430.35020号 ·doi:10.1016/j.nonrwa.2019.102962
[20] 尚,ZC;乔,YH,具有双Allee效应和非线性收获的修正Holling和Leslie型捕食-被捕食系统的多重分支,数学。计算。模拟。,205, 745-764 (2023) ·Zbl 07628017号 ·doi:10.1016/j.matcom.2022.10.028
[21] 李,YJ;He,MX;Li,Z.,具有Allee效应和恐惧效应的比率依赖Leslie-Gower捕食者-食饵模型的动力学,数学。计算。模拟。,201, 417-439 (2022) ·Zbl 07545911号 ·doi:10.1016/j.matcom.2022.05.017
[22] Gutierrez,AP,比率依赖性捕食者-食饵理论的生理学基础:以Nicholson苍蝇的代谢池模型为例,生态学,73,1552-1563(1992)·doi:10.2307/1940008
[23] Cosner,C。;DL安吉利斯;奥尔特,JS;Olson,DB,空间分组对捕食者功能反应的影响,Theor。大众。生物学,56,65-75(1999)·Zbl 0928.92031号 ·doi:10.1006/tpbi.1999.1414
[24] Arditi,R。;金兹堡,LR;Akcakaya,HR,《湖泊中浮游生物密度的变化:基于比率的捕食模型案例》,《美国国家》,1381287-1296(1991)·doi:10.1086/285286
[25] Hanski,I.,《捕食者的功能性反应:对规模的担忧》,Tree,6141-142(1991)
[26] Kuang,Y。;Beretta,E.,比率依赖型捕食者-食饵系统的全球定性分析,J.Math。《生物学》,36,389-406(1998)·兹伯利0895.92032 ·doi:10.1007/s002850050105
[27] Haque,M.,相互作用种群的比率依赖捕食者-食饵模型,B.Math。《生物学》,71,430-452(2009)·Zbl 1170.92027号 ·doi:10.1007/s11538-008-9368-4
[28] 班纳吉,M。;Abbas,S.,比率依赖捕食者-食饵模型中空间模式的存在与不存在,Ecol。复杂。,21, 199-214 (2015) ·doi:10.1016/j.ecocom.2014.05.005
[29] Arancibia-Ibara,C。;阿吉雷,P。;弗洛雷斯,J。;van Heijster,P.,具有捕食者种内相互作用和比率依赖功能反应的捕食者-食饵模型的分歧分析,应用。数学。计算。,402, 126152 (2021) ·Zbl 1510.92151号 ·doi:10.1016/j.amc.2021.126152号
[30] 张,XB;安,Q。;Wang,L.,具有恐惧效应的时滞扩散比率依赖捕食者-食饵模型的时空动力学,非线性动力学。,105, 3775-3790 (2021) ·doi:10.1007/s11071-021-06780-x
[31] 蒋,X。;她,ZK;Ruan,SG,具有密度依赖死亡率和比率依赖功能反应的捕食者-食饵系统的全球动力学,离散连续动态。B、 1967-1990年(2021年)·Zbl 1466.92149号 ·doi:10.3934/dcdsb.2020041
[32] Alekseev,VV,饱和因子对捕食者-食饵系统动力学的影响,Biofizika,18922-926(1973)
[33] 巴兹金(Bazykin,A.D.):沃尔特拉系统和迈克利斯·曼顿方程。在《Voprosy Matematicheskoi Genetiki》中,新西伯利亚,第103-143页(1974年)·Zbl 0331.92009号
[34] Bazykin,A.D.:模型捕食者-食饵系统的结构和动力学稳定性。In:国际仪表申请。系统。分析。,奥地利拉克森堡(1976)·Zbl 0357.92024号
[35] Bazykin,A.D.,Berezovskaya,F.S.,Buriev,T.I.:捕食者-食饵系统动力学,包括捕食者饱和和竞争。参见:Faktory Raznoobraziya v Matematicheskoi Ekologii i Populyatsionnoi Genetike,Pushchino,第6-33页(1980)·Zbl 0483.92011号
[36] 李,XY;Liu,YQ,一类新的离散比率依赖捕食者-食饵系统的跨临界分岔和翻转分岔,Qual。理论动力学。系统。,21, 122 (2022) ·Zbl 1503.39009号 ·doi:10.1007/s12346-022-00646-2
[37] 辛格,A。;Deolia,P.,离散时间捕食模型中的动力学分析和混沌控制,Commun。非线性科学。数字。模拟。,90, 105313 (2020) ·Zbl 1451.92267号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2020.105313
[38] 宾夕法尼亚州奈克;伊斯坎达里,Z。;Yavuz,M。;Zu,J.,具有强Allee效应的离散时间Bazykin-Berezovskaya捕食模型的复杂动力学,J.Compute。申请。数学。,413, 114401 (2022) ·Zbl 1492.92067号 ·doi:10.1016/j.cam.2022.114401
[39] Cheng,LF;Cao,HJ,具有Allee效应的离散时间比率依赖捕食者-食饵模型的分歧分析,Commun。非线性科学。数字。模拟。,38, 288-302 (2016) ·兹比尔1471.92247 ·doi:10.1016/j.cnsns.2016.02.038
[40] Yu,Y。;Cao,HJ,积分步长对离散时间Hindmarsh-Rose模型的分岔有影响,国际期刊Bifurcat。《混沌》,25,1550029(2015)·Zbl 1309.39005号 ·doi:10.1142/S0218127415500297
[41] 胡,DP;Cao,HJ,Holling和Leslie型离散时间捕食系统的分岔和混沌,Commun。非线性科学。数字。模拟。,22, 702-715 (2015) ·Zbl 1331.92125号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2014.09.010
[42] 张,LM;Xu,YK;Liao,GY,Codimension-具有弱Allee效应的离散生物系统中的两个分岔和分岔控制,国际期刊Bifurcat。混沌,322250036(2022)·Zbl 1486.92192号 ·doi:10.1142/S0218127422500365
[43] 刘,许继;Liu,Y.,离散Gierer-Meinhardt系统的余维二分岔分析,Int.J.Bifurcat。混沌,30,2050251(2020)·Zbl 1460.39006号 ·doi:10.1142/S021812742050251X
[44] Strogatz,SH,《非线性动力学和混沌与学生解决方案手册:物理、生物、化学和工程应用》(2018),佛罗里达州:佛罗里达州CRC出版社·doi:10.1201/9780429492563
[45] 黑斯廷斯,A。;霍姆,CL;埃尔纳,S。;Turchin,P。;戈弗雷,HCJ,《生态学中的混沌:大自然是一个奇怪的吸引子吗?》?,每年。经济评论。系统。,24, 1-33 (1993) ·doi:10.1146/annurev.es.24.110193.000245
[46] Maquet,J。;Letellier,C。;洛杉矶阿吉雷,加拿大猞猁周期的全球模型是真实生态系统混乱的直接证据,J.Math。生物学,55,21-39(2007)·Zbl 1145.92036号 ·doi:10.1007/s00285-007-0075-9
[47] 侯赛因,M。;加莱,S。;贾法里,S。;Pal,N.,具有警惕性的捕食者-食饵模型中的分叉、混沌、多稳态和组织结构,混沌,32,063139(2022)·数字对象标识代码:10.1063/5.0086906
[48] 陈,QL;滕,ZD;Wang,F.,离散时间蚊子模型的折叠和强共振分岔,混沌孤子。分数。,144, 110704 (2021) ·doi:10.1016/j.chaos.2021.110704
[49] MAM阿卜杜拉齐兹;伊斯梅尔,AI;阿卜杜拉,FA;常接种离散时间分数阶SEIR麻疹疫情模型的Mohd,MH,余维一和二分岔,混沌孤子。分形。,140, 110104 (2020) ·Zbl 1495.92067号 ·doi:10.1016/j.chaos.2020.110104
[50] 宾夕法尼亚州奈克;伊斯坎达里,Z。;Shahraki,HE,二维离散时间化学模型的Flip和广义Flip分支,数学。模型。数字。西蒙。申请。,1, 95-101 (2021)
[51] 宾夕法尼亚州奈克;伊斯坎达里,Z。;阿瓦扎德,Z。;Zu,J.,具有混合功能反应的离散时间捕食模型的多重分支,Int.J.Bifurcat。混沌,322250050(2022)·Zbl 1489.92123号 ·doi:10.1142/S021812742250050X
[52] 巴曼,D。;罗伊·J。;Alam,S.,《捕食者引起的恐惧水平和被捕食物种之间感染率之间的权衡》,J.Appl。数学。计算。,64, 635-663 (2020) ·Zbl 1482.92060号 ·doi:10.1007/s12190-020-01372-1
[53] 巴曼,D。;库马尔,V。;罗伊·J。;Alam,S.,《利用时空动力学模拟捕食者-食饵系统中的风效应和羊群行为》,《欧洲物理学》。J.Plus,137950(2022)·doi:10.1140/epjp/s13360-022-03133-4
[54] 巴曼,D。;罗伊·J。;Alam,S.,《风对捕食者-捕食者相互作用动力学的影响》,数学。计算。模拟。,191, 49-81 (2022) ·Zbl 07431693号 ·doi:10.1016/j.matcom.2021.07.022
[55] 王,XH;王,Z。;卢,JW;Meng,B.,自适应网络上离散时间对近似流行病模型的稳定性、分岔和混沌,数学。计算。模拟。,182, 182-194 (2021) ·Zbl 1524.92119号 ·doi:10.1016/j.matcom.2020.10.19
[56] 库兹涅佐夫,YuA,《应用分叉理论的要素》(2004),纽约:施普林格出版社,纽约·Zbl 1082.37002号 ·doi:10.1007/978-14757-3978-7
[57] Govaerts,W.,Kuznetsov,Y.A.,Khoshsiar Ghaziani,R.,Meijer,H.G.E.:Cl Matcontm:地图循环的延续和分叉工具箱。比利时根特大学和荷兰乌得勒支大学(2008年)
[58] 库兹涅佐夫,YuA;Meijer,HGE,《地图的数值分叉分析:从理论到软件》(2019),剑桥:剑桥大学出版社,剑桥·Zbl 1425.37002号 ·doi:10.1017/9781108585804
[59] 保,不列颠哥伦比亚省;陈,CJ;Bao,H。;张,X。;徐,Q。;Chen,M.,神经元激活梯度对Hopfield神经网络的动态影响:数值分析和硬件实验,国际期刊Bifur。混沌,29,1930010(2019)·Zbl 1415.34083号 ·doi:10.1142/S0218127419300106
[60] Rao,XB;朱,YD;Chang,YX;张,JG;Tian,YP,含油膜力裂纹转子系统在参数空间的动力学,非线性动力学。,88, 2347-2357 (2017) ·doi:10.1007/s11071-017-3381-9
[61] 福建王;Cao,HJ,离散时间Chialvo神经元模型中的模型锁定和准周期性,Commun。非线性科学。数字。模拟。,56, 481-489 (2018) ·Zbl 1510.92053号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2017.08.027
[62] 刘,M。;Meng,FW;Hu,DP,基于基因调控网络模型的新型离散混沌映射中的余维一分岔和余维二分岔,非线性动力学。,110, 1831-1865 (2022) ·doi:10.1007/s11071-022-07694-y
[63] Yu,X。;刘,M。;郑,ZW;Hu,DP,具有非线性发生率和恢复率的离散时间SIR模型的复杂动力学,国际生物数学杂志。(2022) ·Zbl 1523.37100号 ·doi:10.1142/S1793524522501315
[64] 布莱斯,KB;Kyrychko,SN;Kyrychko,YN,具有比率依赖性和Holling III型功能反应的捕食者-食饵模型中的时间延迟和随机效应,混沌,31073141(2021)·Zbl 1468.92054号 ·doi:10.1063/5.0055623
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。