具有避难效应和非局部被捕食效应的捕食系统斑图形态研究

摘要

具有避难效应的捕食–食饵反应扩散模型是一类重要的种群动力学模型，其斑图形态为研究种群数量时空分布提供关键信息。建立了一个具有避难效应和非局部被捕食效应的Leslie-Gower捕食–食饵反应扩散模型。首先，通过线性稳定性分析和Turing失稳分析分别推导出正平衡点局部稳定及Turing失稳的条件。其次，通过数值模拟分别展示了食饵斑图形态随非局部被捕食效应和避难效应变化而演化的情况。最后，通过分析捕食者和食饵种群空间平均密度与非局部被捕食效应和避难效应参数的变化关系，研究表明：食饵种群数量随着非局部效应的增强而增大，捕食者种群数量随着非局部效应的增强而减少，说明非局部被捕食效应在促进食饵密度增长的同时，抑制捕食者种群的增长；捕食者和食饵种群的数量均随避难效应的增强而增大，说明较强避难效应对食饵种群具有庇护作用，并能促进捕食者和食饵种群持续共存。结论有助于人们更好地从数学层面理解非局部效应和避难效应对捕食者和食饵种群斑图形态影响的规律。

关键词

避难效应 / 非局部被捕食效应 / 斑图 / 捕食者–食饵模型 / 反应扩散系统

基金资助

国家自然科学基金(12001340; 11671241); 山西省高等学校科技创新计划(2019L0472)