【摘 要】
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人口的增长以及人类活动的加剧,导致了物种栖息地的日渐退化,种群数量的动态演化和生态系统的可持续发展成为了研究热点。本文考虑到种群个体的异质性,为更好表述种群间的相互作用,研究种群个体间的复杂联系。本文基于复杂网络理论、微分方程定性理论以及复杂网络上的传染病模型,将种群模型与耦合复杂网络相结合,利用生态系统的结构特征与耦合网络的良好相性,建立了具有网络特征的种群动力学模型,并对该模型进行动力学分析和
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人口的增长以及人类活动的加剧,导致了物种栖息地的日渐退化,种群数量的动态演化和生态系统的可持续发展成为了研究热点。本文考虑到种群个体的异质性,为更好表述种群间的相互作用,研究种群个体间的复杂联系。本文基于复杂网络理论、微分方程定性理论以及复杂网络上的传染病模型,将种群模型与耦合复杂网络相结合,利用生态系统的结构特征与耦合网络的良好相性,建立了具有网络特征的种群动力学模型,并对该模型进行动力学分析和仿真。首先,基于生态系统中生物个体间的异质性及各种群之间存在的竞争、捕食、互惠等关系。用子网表示每个营养级中的种群,子网之间的连边代表种群间捕食关系反映了物种之间的能量流动。每个个体作为子网的节点,节点间的连边代表种群个体间的竞争和互惠关系,构造了具有生物意义的耦合网络模型。其次,根据传染病模型的思想,在子网间引入基本摄取率,表示高营养级的捕食者在单位时间内所摄取的营养量,子网间节点的连接表示个体具有捕食关系,反应个体在捕食能力上的差异。同时利用种群动力学方法建立同一子网上节点的连边机制。最后,针对一个捕食者和一个食饵以及一个捕食者和两个食饵的情况,分别建立了基于耦合网络的种群间相互作用的数学模型,并系统的研究了该模型基本摄取率与正平衡点的表达式。证明了基本摄取率大于1时,该捕食系统的正平衡点是局部渐近稳定以及全局稳定的,即捕食者的捕食量大于自身生长所消耗的能量时,捕食者种群可以长期稳定发展。
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