两种群竞争系统的稳定性及其数值仿真
2012-08-02李晓康
三峡大学学报(自然科学版) 2012年4期
李晓康
(陕西理工学院 数学系,陕西 汉中 723000)
两种群生态系统包括食饵-捕食者系统、共生系统、竞争系统[1].竞争系统是指两个种群生活在同一环境下,具有相同的食物来源,为了生成而竞争,竞争的常见结局是竞争力较弱的种群数量逐步减少直至灭绝,竞争力较强的种群数量逐步增加趋于环境容许的最大数量[2].对两种群竞争系统的研究,取得了大量的成果,文献[3]对具有捕获两种群竞争系统的捕获系数进行了研究,王庚对两种群竞争非线性反应扩散系统奇摄动Robin问题及其渐进性进行了研究[4-5].文献[6]研究了具有阶段结构的两种群竞争系统的周期解,文献[7-9]研究了具有年龄结构三竞争种群系统的适定性.
本文将对两种群竞争系统Volterra prey-predator模型进行稳定性分析,并对模型进行数值仿真.
1 Volterra prey-predator模型
两竞争种群的数量x,y所满足的微分方程组为

模型(1)的含义为:种群数量变化率与自身数量成正比,同时由于自身数量和竞争者数量的阻滞作用,故在模型中减去它们的交叉项.
由于模型(1)为非线性模型,得不到其解析解,下面通过稳定性及相轨线进行分析.
2 稳定性及相轨线
为分析两种群相互竞争的结果,下面分析模型(1)的平衡点的稳定性.由平衡点的定义,由模型(1),令其右端为0,得方程组:

求解方程组(2),可得两个平衡点:P1(0,0),P2平衡点P1(0,0)表明两种群最终消失,平衡点表明两种群最终趋于某稳定数量,这是希望看到的结果.下面分析平衡点稳定的条件.
由平衡点的……
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