异质性环境下疾病在食物网中的空间传播动态

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寄生感染是影响生物群落动态及稳定性的一个重要因素。一方面,寄生物种通过对宿主物种的直接调节作用导致种群行为特征的改变,从而对宿主动态与群落结构产生重要影响。例如寄生可以影响宿主种群繁殖率,从而影响宿主种群丰富度。另一方面,寄生可以通过调节宿主种群的特征来间接影响宿主种群动态。寄生的间接影响作用对生物入侵以及食物网结构产生重要作用。近年来有关异质性网络下的寄生感染系统的研究受到广泛关注,疾病的空间传播动态成为数学生态学研究的热点问题之一。本论文通过构造了四种不同的异质性网络结构,基于宿主捕食与竞争食物网结构模型,首先探讨在不同网络结构下寄生调节的种群行为特征对疾病空间传播的影响。其次,重点关注了宿主竞争系统中寄生感染对物种共存的影响及其对宿主流行的反馈作用。本文内容共包括五章,第一章对异质性网络下的寄生感染理论、研究现状进行综述;第二章介绍了几种常见的传染病模型及相关理论;第三章构建了异质性网络下的宿主/食饵-捕食系统模型,通过构建适应性网络结构来刻画捕食者对已感染宿主的捕食转变,探讨在不同网络结构下寄生调节的种群行为特征对疾病空间传播的影响;第四章构建了规则网络上的寄生-宿主空间模拟模型,探讨了寄生对具有种间竞争相互作用的宿主-寄生系统中种群共存的影响以及种群动态对寄生感染的反馈作用。第五章对本论文进行总结和未来展望。通过研究,本论文主要得出如下新结果:(1)特征调节的捕食种群对食饵偏好的改变以及对食饵资源的转换行为显著影响了疾病的流行与捕食者的数量;(2)疾病的流行与捕食者的丰富度呈现显著的负相关性;(3)网络结构异质性的增加将显著降低了疾病的流行概率,抑制了疾病的传播;(4)宿主的种内与种间相互传播均能够改变宿主的共存状态,并且不同宿主的种内/种间传播概率的影响存在不对称作用;(5)群落中物种的共存,即增加物种多样性能够抑制疾病的流行,揭示群落多样性的稀释效应(dilution effect)。
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