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在自然界中,动物的捕食行为和反捕食行为相互作用,共同影响着捕食者和食饵种群的数量。为研究食饵的反捕食行为对捕食-食饵系统的影响,我们研究了以下两类模型:
首先,在二维捕食-食饵系统中考虑食饵的反捕食行为,并利用饱和函数来刻画食饵对捕食者的反捕食作用而建立模型。运用常微分方程定性与稳定性分析理论,系统地分析了具有反捕食行为时捕食-食饵系统的动力学行为和分支现象。不考虑食饵的反捕食行为时,系统正平衡态的存在性意味着它的全局稳定性。然而当加入具有饱和作用的反捕食项后,系统出现了丰富的动力学行为,其中包括捕食者与食饵共存态(稳定于平衡态或周期解)以及系统可能出现余维为2的Bogdanov-Takens分支。进一步通过数值模拟,我们发现若捕食者的捕食能力小于某一阈值,则无论食饵的反捕食能力如何,捕食者种群最终一定趋于灭绝,而食饵种群将永久持续生存。若捕食者的捕食能力大于某一阈值时,两种群的最终数量将取决于食饵的反捕食能力。食饵的反捕食能力越大,食饵的最终数量越大,越有利于食饵种群的生存,越不利于捕食者种群的持续生存。
其次,考虑到幼年食饵几乎没有反捕食能力,我们建立了食饵有阶段结构和反捕食行为的捕食-食饵系统,分别研究了反捕食项为双线性函数以及反捕食项为Holling第二功能性反应函数时系统的动力学行为。研究结果显示,当不考虑反捕食行为时,系统正平衡态的存在性意味着它的稳定性。考虑成年食饵的反捕食行为后,(a)若取反捕食项为双线性函数,则当食饵的反捕食能力小于某一个阈值时,食饵出生率越大,越有利于两种群共存;当食饵的反捕食能力超过此阈值时,则捕食者种群最终一定灭绝;(b) 当反捕食项为Holling第二功能性反应函数时,系统可能出现边界平衡态与正平衡态双稳定的情形,这时捕食者与食饵种群是否共存,不但取决于成年食饵的反捕食能力,还取决于它们的初始数量。
总结上述两个模型有:食饵的反捕食行为有利于食饵种群的生存,同时不利于捕食者种群的生存。
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Degree: 理学硕士
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Year: 2015
Language: Chinese
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