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小蠹虫暴发的动力学模型。 (英语) Zbl 1344.92169号

小结:杀树小蠹虫是影响针叶林生态系统的主要干扰因子。随着全球气候变化改变环境因素,如干旱胁迫,进而影响树木的抗性,环境条件在甲虫爆发方面的作用变得越来越重要。此外,由于甲虫攻击树木表现出复杂的聚集行为,甲虫和树木之间的动力学是高度非线性的。模型在帮助揭示可变树木抗性和甲虫聚集对小蠹虫爆发的影响方面发挥了作用。在本文中,我们利用与流行病学模型的类比,建立了一个新的小蠹虫疫情数学模型。由于模型在几个不同的时间尺度上运行,因此使用奇异摄动方法来简化模型。其结果是建立了一个动态系统来跟踪未受感染和受感染的树木的数量。该模型的一个极限情况是状态变量的不连续函数,导致菲利波夫意义上的解。该模型假设有一个广泛的种子库,因此即使树木灭绝,也有可能进行树木招募。对于新甲虫的迁徙,我们考虑了两种情况。第一种是一个单独的林分,甲虫从外部迁徙而来,而第二种是两个林分之间散布甲虫。就种子库驱动的招募率而言,当甲虫移民量较低时,林分恢复到无甲虫状态。在甲虫高迁移率下,甲虫种群接近地方性平衡状态。在中等移民率下,该模型预测了森林的双稳性,因为森林可能处于两种平衡状态中的任何一种:健康的森林,或具有特有甲虫种群的森林。模型的双稳态导致滞后。两个林分之间的相互作用表明,抗性较弱的树木如何为入侵提供最初的趾洞,这后来导致抗性林分发生区域性甲虫疫情。

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92天30分 流行病学
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参考文献:

[1] 艾迪生。;鲍威尔,J.A。;Bentz,B.J。;Six,D.L.,《整合模型以研究复杂生态相互作用中的关键物候重叠——山地松甲虫-真菌共生》,J.Theor。生物学,368,55-66(2015)·Zbl 1405.92276号
[2] 安德布兰特,O。;Schlyter,F。;Birgersson,G.,影响树皮甲虫亲本和后代的种内竞争Ips排版,Oikos,45/89-98(1985年)
[3] Anderegg,W.R.L。;Hicke,J。;费希尔,R。;艾伦,C。;Aukema,J。;本茨,B。;软篷,S。;Lichstein,J。;Macalady,A。;北卡罗来纳州麦克道尔。;潘,Y。;Raffa,K。;萨拉,A。;肖,J。;史蒂芬森,N。;塔格,C。;Zeppel,M.,《干旱导致的树木死亡率、昆虫及其在气候变化中的相互作用》,《新植物学》。,208, 674-683 (2015)
[4] 贝克,W.L.,《落基山景观中的火灾生态学》(2009),岛屿出版社:华盛顿特区岛屿出版社
[5] 本茨,B。;Vandygriff,J。;Jensen,C。;科尔曼,T。;马洛尼,P。;史密斯,S。;格雷迪,A。;Schen-Langenheim,G.,《美国西部山地松甲虫在纬度和海拔梯度上的进化和生活史特征》,For。科学。,60, 434-449 (2014)
[6] Bentz,B.J。;雷格尼雷,J。;Fettig,C.J。;Hansen,E.M。;Hayes,J.L。;希克,J.A。;Kelsey,R.G。;Negrón,J.F。;Seybold,S.J.,《气候变化与美国西部和加拿大的小蠹虫直接和间接影响》,《生物科学》,60,602-613(2010)
[7] 贝里曼,A。;斯坦塞思,N。;Wollkind,D.,《树皮甲虫侵扰的森林生态系统的亚稳定性》,Res.Popul。经济。,26, 13-29 (1984)
[8] Berryman,A.A.,《生物控制、阈值和害虫暴发》,《环境》。昆虫学。,11544-549(1982年)
[9] 布恩,C.K。;Aukema,B.H。;Bohlmann,J。;卡罗尔,A.L。;Raffa,K.F.,树木防御生理学的功效随小蠹虫种群密度的变化而变化,这是爆发物种正反馈的基础,Can。J.对于。Res.-Rev.Can公司。里奇。对于。,41, 1174-1188 (2011)
[10] 布恩,C.K。;Keefover Ring,K.公司。;Mapes,A.C。;亚当斯。;Bohlmann,J。;Raffa,K.F.,与一种杀死树木的昆虫相关的细菌会降低植物防御化合物的浓度,J.Chem。经济。,39, 1003-1006 (2013)
[11] 查普曼,T.B。;Veblen,T.T。;Schoennagel,T.,《落基山脉南部山地松甲虫活动的时空格局》,生态学,93,2175-2185(2012)
[12] Chubaty,A.M。;罗德伯格,B.D。;Li,C.,山地松甲虫动态寄主选择模型,山松甲虫霍普金斯大学。型号。,2201241-1250(2009年)
[13] 克拉克,J.S。;刘易斯,M。;Horvath,L.,极端种群的入侵随着传播和繁殖的变化而传播,《美国国家》,157,537-554(2001)
[14] 科伦坡,R。;Křivan,V.,《食物网中的选择性策略》,IMA J.Math。申请。医学生物学。,10, 281-291 (1993) ·Zbl 0807.92025号
[15] 邓肯,J.P。;鲍威尔,J.A。;Gordillo,L.F。;Eason,J.,年龄结构森林中山松甲虫暴发的模型,预测严重程度和暴发恢复周期,Bull。数学。《生物学》,77,1256-1284(2015)·Zbl 1335.92111号
[16] Fettig,C.J。;Gibson,K.E。;Munson,A.S。;Negron,J.F.,《预防和缓解山松甲虫感染的文化实践》,for。科学。,60, 450-463 (2014)
[17] Fettig,C.J。;里德,M.L。;Bentz,B.J。;塞万托,S。;Spittlehouse,D.L。;Wang,T.,《气候变化,森林变化》,北美西部视角,J.For。,111, 214-228 (2013)
[18] Filippov,A.F.,《具有间断右侧的微分方程》(1988),Kluwer学术出版社:Kluwer-学术出版社Dordrecht·Zbl 0664.34001号
[19] 弗里登堡,N.A。;鲍威尔,J.A。;Ayres,M.P.,Synchrony的双边动态和阶段结构种群中的Allee效应,Ecol。莱特。,10, 564-573 (2007)
[20] 盖洛德,M.L。;科尔布,T.E。;波克曼,W.T。;普劳特,J.A。;E.A.Yepez。;Macalady,A.K。;Pangle,R.E。;新墨西哥州麦克道尔,《干旱使松柏林地易受昆虫袭击和死亡》,《新植物学》。,198, 567-578 (2013)
[21] 吉尔伯特,E。;鲍威尔,J。;洛根,J。;Bentz,B.,根据环境和个体差异预测发展里程碑的三种模型的比较,Bull。数学。生物学,661821-1850(2004)·Zbl 1334.92291号
[22] Goheen,D。;Hansen,E.,《病原体和树皮甲虫对森林的影响》,(Schowalter,T.;Filip,G.,《针叶林中甲虫病原体的相互作用》(1993),学术出版社:英国伦敦学术出版社),175-196
[23] Hansen,E.M.,《山松甲虫爆发后的森林发展和碳动态》,For。科学。,60, 476-488 (2014)
[24] 哈特,S.J。;Veblen,T.T。;Eisenhart,K.S。;贾维斯,D。;Kulakowski,D.,干旱诱导云杉甲虫(红脂大小蠹)科罗拉多州西北部爆发,生态学,95930-939(2014)
[25] Heavilin,J。;Powell,J.,一种将时空模型拟合到数据的新方法,应用于山地松甲虫的动力学,Nat.Resour。型号。,21, 489-524 (2008) ·Zbl 1157.91416号
[26] 希克,J.A。;Meddens,A.J.H。;艾伦,C.D。;科尔登,C.A.,《美国西部被树皮甲虫和野火烧死的树木的碳储量》,《环境》。Res.Lett.公司。,8, 035032 (2013)
[27] Hofstetter,R。;Dinkins-Bookwalter,J。;戴维斯,T。;Klepzig,K.,《小蠹虫的共生协会》(Vega,F.E.;Hofstetter,R.W.,《树皮甲虫:本地和入侵物种的生物学和生态学》(2015),学术出版社:英国伦敦学术出版社),209-246
[28] 约翰逊,E.A。;Fryer,G.I.,栖息松林-恩格曼云杉林的种群动态,生态学,701335-1345(1989)
[29] 刘易斯,医学硕士。;尼尔森,W。;Xu,C.,山地松甲虫爆发的结构化阈值模型,Bull。数学。《生物学》,72,565-589(2010)·Zbl 1189.92090号
[30] Light博士。;Birch,M.C。;Paine,T.D.,两种同域小蠹虫种内和种间竞争的实验室研究,齿小蠹一、副孔雀,Z.Angew。昆虫学。,96, 233-241 (1983)
[31] 洛根,J.A。;怀特,P。;Bentz,B.J。;Powell,J.A.,山地松甲虫疫情空间模式的模型分析,Theor。大众。生物学,53,236-255(1998)·Zbl 0941.92030号
[32] May,R.M.,《斑块环境中的寄主-拟寄主系统:现象学模型》,《动物生态学杂志》,47833-843(1978)
[33] 马丁森,S.J。;Ylioja,T。;B.T.沙利文。;Billings,R.F。;Ayres,M.P.,杀树小蠹虫Popul种群动态中的替代吸引子。经济。,55, 95-106 (2013)
[34] Meddens,A.J.H。;希克,J.A。;Ferguson,C.A.,《不列颠哥伦比亚省和美国西部观察到的树皮甲虫导致树木死亡的时空模式》,Ecol。申请。,22, 1876-1891 (2012)
[35] 米切尔,R。;Preisler,H.,山地松-棕暴发种群攻击的抱杆松空间格局分析,For。科学。,37, 1390-1408 (1991)
[36] Ökland,B。;Björnstad,O.,森林昆虫爆发的资源消耗模型,生态学,87,283-290(2006)
[37] 鲍威尔,J。;洛根,J。;Bentz,B.,山地松甲虫攻击全球模型的局部预测,J.Theor。《生物学》,179,243-260(1996)
[38] 鲍威尔,J.A。;Bentz,B.J.,将山松甲虫(一种暴发昆虫)的物候预测与种群增长率联系起来,Landsc。经济。,24, 657-672 (2009)
[39] 鲍威尔,J.A。;Bentz,B.J.,山地松甲虫的物候学和密度相关扩散预测模式(山松甲虫)影响,生态。型号。,273, 173-185 (2014)
[40] Raffa,K.F。;Aukema,B.H。;Bentz,B.J。;卡罗尔,A.L。;希克,J.A。;特纳,M.G。;Romme,W.H.,易于人为放大的自然干扰的跨尺度驱动因素——小蠹虫爆发的动力学,生物科学,58,501-517(2008)
[41] Raffa,K.F。;Berryman,A.,《寄主植物抗性在小蠹虫(鞘翅目,瓢虫科)定殖行为和生态中的作用》,Ecol。单声道。,53, 27-49 (1983)
[42] Regniere,J。;Bentz,B.,《山地松甲虫耐寒性建模》,山松甲虫《昆虫生理学杂志》。,53555-572(2007年)
[43] 藏红花。;卡罗尔,A.L。;Regniere,J。;Langor,D.W。;瑞尔,W.G。;肖尔,T.L。;B.彼得。;库克,B.J。;Nealis,V.G。;Taylor,S.W.,《山地松甲虫向北美北部森林扩散的可能性》,加拿大。昆虫学。,142, 415-442 (2010)
[44] 桑托斯,M.J。;Whitham,T.G.,预测叶普斯·孔夫索斯美国西南部创纪录干旱期间的疫情对监测和管理的影响,环境。管理。,45, 239-249 (2010)
[45] 谢尔哈斯,M。;纳布尔斯,G。;Schuck,A.,《19世纪和20世纪欧洲森林的自然干扰》,全球。更改生物量。,9, 1620-1633 (2003)
[46] Therrien,J。;梅森,C.J。;亚当斯。;Aukema,B.H。;柯里,C.R。;埃尔比尔金,N.,细菌通过与共生和拮抗真菌的相互作用影响山地松甲虫幼虫的发育,以扩大气候驱动的寄主范围,Oecologia,179467-485(2015)
[47] Waters,W.E.,《昆虫聚集性的定量测量》,《经济昆虫学杂志》,52,1180-1184(1959)
[48] 杂草,A.S。;Bentz,B.J。;艾尔斯,M.P。;Holmes,T.P.,地理变量响应山松甲虫美国西部冬季变暖。经济。,30, 1075-1093 (2015)
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