具有Allee效应的食饵-捕食者模型的稳定性分析

建立了具有Allee效应的食饵—捕食者模型,讨论了强Allee效应和弱Allee效应对食饵种群的影响以及模型解的有界性和各平衡点的存在性,分析了各平衡点的局部渐近稳定性,进一步通过构造Lyapunov函数分析了正平衡点的全局渐近稳定性.     

具有捕食正效应的捕食-食饵系统

在经典的捕食食饵系统中考虑到由于捕食效应对食饵种群带来的正向调节作用后,提出了具有捕食正效应的捕食-食饵系统.通过对模型的动力学行为的分析,从理论上说明了正向调节作用对系统的影响,并就第一象限内平衡点存在时的相图解释了捕食正效应的作用.结果表明:(1)捕食系统中适当的正向调节作用会增加系统的稳定性;(2)当捕食正效应达到一定的程度后系统拥有一个不稳定的极限环;(3)当捕食正效应过大时会使系统的稳定性发生变化,使捕食者种群与食饵种群同时趋向无穷,出现了调节放纵现象.这些结果在保护生物学中具有重要的意义.     

一类稀疏效应下食饵—捕食系统极限环的存在唯一性

本文研究如下一类具有稀疏效应的食饵－捕食模型dx/dt=bx^2(k-x)-bxy,dy/dt=-cy (βx-γy）y。应用常微分方程定性理论,对该系统的平衡点进行分析,得到了该系统极限环存在唯一的充分条件,并给出了生态解释。     

具有性别结构的食饵-捕食者模型

建立了两个食饵种群具有性别结构的食饵．捕食者模型,其中一个没有考虑性别偏食现象,另一个则考虑了这一现象,并对模型的有关性态进行了分析。     

集合种群空间混沌的模拟研究以及Allee效应、拥挤效应与捕食效应对空间模式的影响

集合种群的空间模式研究是当今生态学的核心问题之一。本研究利用常微分动力系统以及基于网格模型的元胞自动机模型对Allee效应、拥挤效应以及捕食作用集合种群的空间分布模式做了全面的模拟研究。Allee效应描述当种群水平低于某一阈值时会发生由生殖成功几率下降造成的种群负增长率,而拥挤效应是指当种群密度过高时引起的个体性为异常从而达到调节种群增长率的作用。文章组建了3个空间确定性模型：局部作用模型(CIM)、距离敏感模型(DSM)和集合种群捕食模型(MMP)。局部作用模型显示在一维生境中空斑块形成金字塔状,二维模型显示出明显的动态拟周期性以及由空间混沌所形成的异质性。距离敏感模型可导致由迁移个体中密度制约强度决定的集合种群大小复杂动态与种群密度的双峰分布。这些结果说明动态行为的复杂性,不仅可用于表征研究物种的特性,而且可以表明该物种的续存能力与灭绝风险。集合种群捕食模型是概率转换空间模型,利用该模型得出了依赖于模型参数和生境尺度的白组织种群概率空间分布模式。模拟的结果表明,系统的内在机制和这种白组织模式导致捕食者形成集团型不明显的“捕食小组”或“杀手小组”,并具有较高扩散力．但却包括侵占率低、灭绝率高的特点。而使猎物种群形成高集团性、高侵占率、低灭绝率、低扩散力的种群集团。这种特点又使捕食者种群在生境中处于中心地带,而使猎物种群形成在捕食者和生境边缘间的环状分布。这些结果还说明了尺度对于生态学的研究是至关重要的,不同的尺度将产生不同的系统模式。     

一类捕食者—食饵系统的稳定性

本文研究了具有一个公共食饵和两个互相竞争的捕食者系统,在扩散的影响下,平衡态的线性和非线性稳定性的变化情况。     

捕食者种群具有相互干扰和Ⅰ型功能反应且食饵种群有收获率的捕食系统的定性分析

讨论了具有相互干扰和密度制约的Ⅰ型功能反应下且食饵种群具有收获率的捕食系统模型,得到系统正平衡点的存在条件及全局稳定的一些结果.     

一类食饵捕食系统的Hopf分岔及周期解的稳定性

首先建立了具有时滞的三种群食饵捕食模型,并研究了平衡点的存在性,接着应用规范化方法和中心流行定理研究了Hopf分岔以及分岔周期解的稳定性.并举例论证.     

捕食者与食饵均具有阶段结构捕食系统的研究

本文研究周期系数捕食者与食饵均具有阶段结构的两种群的捕食系统,得到了系统永久持续生存和周期解存在以及全局渐近稳定的充分条件。     

具有Allee效应的合作进化

Allee效应对物种的续存是潜在的干扰因素,在很大程度上将增加种群局部甚至全局灭绝的可能性。对许多物种,尤其是濒临物种更容易受其影响。将Allee效应引入囚徒困境博弈模型,通过理论分析与数值模拟相结合的方法分析讨论了Allee效应对合作进化的影响。研究结果表明:在恶劣的环境条件下,Allee效应极易使物种灭绝,不利于合作进化;在相对优越的环境条件下(死亡率较低),Allee效应促进合作进化,且Allee效应强度越强,更有利于合作进化,不过种群的空间斑块占有率也会随着Allee效应强度的增强而降低,使物种最终灭绝。     

利用元胞自动机研究一类捕食食饵模型中的斑块扩散现象

利用概率元胞自动机模型对空间隐式的、食饵具Allee效应的一类捕食食饵模型进行模拟,发现随着相关参数的变化,种群的空间扩散前沿由连续的扩散波逐渐转变为一种相互隔离的斑块向外扩散,这种斑块扩散现象与以往的扩散模式有所不同。研究结果表明：(1)在斑块扩散的情况下,相关参数的微小变化会导致种群灭绝或者形成连续的扩散波,即斑块扩散发生在种群趋于灭绝和连续扩散之间;(2)当种群的空间扩散方式为斑块扩散时,种群的扩散速度会变慢,与其他扩散方式下的速度有着明显的区别。该研究结果对生物入侵控制和外来物种监测有重要的启发和指导作用。     

Population models with Allee effect: a new model

In this paper, we develop several population models with Allee effects. We start by defining the Allee effect as a phenomenon in which individual fitness increases with increasing density. Based on this biological assumption, we develop several fitness functions that produce corresponding models with Allee effects. In particular, a rational fitness function yields a new mathematical model, which is the focus of our study. Then we study the dynamics of 2-periodic systems with Allee effects and show the existence of an asymptotically stable 2-periodic carrying capacity.     

一类离散Leslic捕食-食饵系统的捕获策略

应用生物数学理论研究生态平衡与可持续发展是生态系统的一个热门课题.在海洋渔业的捕捞过程中,既要保证生态平衡,又要使捕捞收益最大更是海洋渔业关注的重要课题.目前对离散系统的捕捞研究较少.运用离散差分方程的稳定性理论,讨论一类具有捕获的离散Leslic捕食-食饵种群的系统,获取正平衡点的局部渐近稳定的充分条件.通过构造适当的Liapunov函数,利用二元函数的泰勒展开式讨论正平衡点存在必全局稳定性的结果.利用函数的极值判定法讨论在维持稳定捕获前提下的最优捕获策略,来获取最优经济效益.最后,通过一个适当的例子及数值模拟的说明主要结果是合理的.给实际生产提供了理论依据,具有一定的指导意义.     

稀疏效应下周期系数捕食-被捕食系统的全局渐近稳定性

研究一类稀疏效应下周期系数捕食-被捕食系统,得到了该系统存在唯一全局渐近稳定的正周期解的充分条件．     

Discrete consumers,small scale resource heterogeneity,and population stability

We present a consumer-resource model in which individual consumers subsist on a continuum of resource distributed over a very large number of small “bite-sized” patches, each patch being sufficiently small that all its resource is eaten whenever a consumer visits. This form of consumer–resource interaction forces a heterogeneous distribution of resource among the patches, and may dampen out the large amplitude, consumer-resource cycles that are predicted by traditional models of well-mixed, spatially homogeneous systems. The resource equilibrium does not increase with enrichment, a prediction that distinguishes this model from models that invoke direct or indirect consumer density dependence as a stabilizing mechanism.     

一类相互干扰的捕食与被捕食种群模型的稳定性

本文运用常微分方程稳定性理论及方法讨论了一类具有相互干扰的捕食与被捕食模型的稳定性,得到了正平衡点的局部稳定性条件,正平衡点在第一象限的全局稳定性条件及解的有界性．     

外来种互花米草入侵模式与爆发机制

互花米草（Spartina alterniflora Loisel）因其促淤造陆和消浪护堤作用显著而被许多国家引种,如今却在侵入地快速蔓延并呈现爆发趋势,对生态系统造成了极大危害,被认为是研究生物入侵生态学和遗传学的模式植物。从种群的入侵力、生态系统可入侵性和入侵通道3个方面探讨互花米草的爆发机制,研究结果表明高遗传分化和基因渗入能力是互花米草爆发的遗传基础,对逆境的高抗性和强竞争力是其快速扩张的保障,而高繁殖系数是互花米草爆发的源泉。我国互花米草种群的早期扩散人为影响超过了自然过程,快速扩张呈现出点源扩散和多点爆发的特点,从而为其种群控制带来困难,同时种子的跳跃式和连续式扩散在互花米草种群维持、更新和爆发中有重要作用,强有力的克隆生长能力也为互花米草种群的连续扩张提供了保障。现阶段要完全控制和根除互花米草是不实际的,但在及时预测预警的基础上,应用成本一效益分析方法,采取有序控制和综合开发利用的策略,仍可望妥善解决互花米草入侵所带来的负面效应。     

A discrete-time host–parasitoid model with an Allee effect

We introduce a discrete-time host–parasitoid model with a strong Allee effect on the host. We adapt the Nicholson–Bailey model to have a positive density dependent factor due to the presence of an Allee effect, and a negative density dependence factor due to intraspecific competition. It is shown that there are two scenarios, the first with no interior fixed points and the second with one interior fixed point. In the first scenario, we show that either both host and parasitoid will go to extinction or there are two regions, an extinction region where both species go to extinction and an exclusion region in which the host survives and tends to its carrying capacity. In the second scenario, we show that either both host and parasitoid will go to extinction or there are two regions, an extinction region where both species go to extinction and a coexistence region where both species survive.