随机种群模型的渐近行为

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种群生态学这一学科起源于人口统计学、应用昆虫学和水产资源学.是研究生态环境中种群动态与环境作用关系的科学.研究方法是通过数学模型理解、解释、预测生态社会各物种数量的变化规律.从而更好地保护我们赖以生存的地球上的自然界中的物种.20世纪初,人们建立确定性模型讨论种群生态系统Lotka-Volterra模型是人们为了便于研究种群的生态系统人为建立的模型,它对于整个生态理论来说具有跨时代意义,它开启了生态学研究的新篇章.此后,种群生态学有突飞猛进的发展并成为学者研究的热点.现在,种群生态学不管是在纯理论方面还是科研方式上在生态学的整个发展中占有举足轻重的地位.本文主要考虑种群模型中的参数受随机扰动时系统的动力学行为.第二部分我们主要研究随机Lotka-Volterra竞争系统,以及捕食与被捕食系统这两个方面,具体的考虑和我们分别研究了两个系统在一定条件下存在唯一正解,且当白噪声较小时,系统具有随机持久性.随后利用Has’minskii给出的理论得到系统存在不变分布,且具有遍历性.当白噪声较大时,系统的所有种群灭绝或者部分群体灭绝,部分群体趋于稳定.最后我们用随机微分方程当中的Milstein的计算方法进行严格数值模拟,并给出了具体的数值模拟的图像.第三部分我们主要研究随机三种群食物链系统的持久性和非持久性,具体的考虑和相应的时滞形式的食物链模型在随机扰动下的动力学行为.具体研究了时滞和非时滞系统的正解的存在唯一性,p阶矩有界性,系统在均值意义下的持久性和灭绝性.并通过数值模拟的方法来验证结论.第四部分我们主要研究随机三种群Holling Ⅱ型食物链系统,具体的考虑在随机扰动下的动力学行为.首先给出系统的相应确定性系统的平衡点及其稳定性.而后我们运用Lyapunov这一定理和伊藤公式来证明随机系统的正解的存在唯一性.最后分别讨论了随机系统在确定性系统的平衡点的渐近行为,并运用数值模拟这一传统方法来验证结论的正确与否.总之,研究表明,当环境白噪声较小时,我们所研究的随机系统的性质与相对应的确定性系统大体相似;当环境中的白噪声较大时,我们研究的随机系统的性质与相应的确定性系统比较会出现很大不同的情况,如非持久性等.在实际生活中,这种强的白噪声可以理解为突发的极端天气等.
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