关联色噪声对集合种群稳定性和平均灭绝时间的影响

摘要

基于Levins模型的研究基础上,大量研究者对"集合种群"稳定性方面的问题进行了探讨,但是之前的大多数研究都局限于确定性Levins模型,或者只是单纯地在系统中加入理想的白噪声.本文根据经典的存在生境破坏的集合种群模型,分析了具有相同关联时间的色关联高斯色噪声对集合种群稳定性的影响,根据统一色噪声近似的方法,推导出集合种群模型的近似福克-普朗克方程（AFPE）,在稳态情况下,得到系统稳态概率分布函数（SPDF）的解析解.应用最速下降法,得到系统的平均灭绝时间（MFPT）的解析表达式.对计算结果进行数值分析,最终的图像分析表明:（1）加性噪声强度D的增加导致Levins模型中集合种群稳定性被弱化,而乘性噪声强度Q的增加对Levins模型中集合种群的稳定性会产生不利影响;（2）τ的增加使集合种群的稳定性得到强化;（3）噪声正关联时（0<λ<1）,|λ|的增大会增加集合种群的稳定性;而负关联时（-1<λ<0）,|λ|的增大却会使集合种群的稳定性弱化;（4）平均灭绝时间T（x_s→x₀）是Q的减函数,Q的增加会促使集合种群平均灭绝时间减小;（5）T（x_s→x₀）是τ的单调增函数,τ的增加延缓集合种群的灭绝.

关键词

Levins模型 / 集合种群 / 色噪声 / 灭绝 / 稳定性

基金资助

江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ151240); 南昌工学院科技课题(No.GJKJ-15-34);南昌工学院教学改革课题(NGJG-2015-67);南昌工学院非线性力学重点实验室资助项目