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气味干扰下带有避难所的食饵捕食者模型分析

2018-03-01申佩娴薛亚奎

关键词:系统

申佩娴,薛亚奎

(中北大学 理学院, 太原 030051)

根据实验结论[10],只有当食饵感知到捕食者散发出的气味时才会减低其自身的繁殖率,造成种群整体数量的减少,进而影响捕食者种群的数量。假设捕食者只能捕食避难所之外的食饵,并且捕食者散发出的气味只对避难所之外的食饵的出生率造成影响,由此考虑避难所保护食饵的数量对模型的影响:当避难所保护食饵的数量逐渐增多时,会导致捕食者可捕食的食饵数量减少。本文用r0[1-cy]+刻画捕食者释放的气味对食饵出生率所造成的影响,其中把单个捕食者产生的气味干扰看做常数c,捕食者数量用y(t)表示。当气味干扰足够小或捕食者种群数量足够少时,避难所外食饵的出生率将不受捕食者气味影响;反之,食饵出生率将为0。由此建立如下模型:

(1)

其中:x(t)表示捕食种群数量;y(t)表示食饵种群数量;r0表示食饵的自然出生率;c表示气味对食饵出生率的干扰系数;mx(t)表示避难所保护的食饵数量;(1-m)x(t)表示能被捕食者能探测到的食饵数量;a表示食饵种群的密度制约系数;p表示捕食者的捕获率;u表示捕食者捕获食饵的转化率(u

假设m<1且c足够小,也就是说:避难所保护的食饵数量要少于食饵种群的总数量。由于气味对食饵种群的干扰系数依赖于捕食者种群的数量,因此只有气味干扰系数足够小时,避难所外的食饵才可以继续繁殖和生长。如果不满足以上条件,捕食者种群将会灭绝。因此,系统(1)变为:

(2)

1 系统解的有界性

定理1 系统(2)的全部正解都是一致有界的。

证明定义一个关于解的和函数[11]z(t)=x(t)+y(t),则

-ax2+r0x-[p(1-m)-u(1-m)]xy-d1x-d2y≤x(-ax+r0)-mind1,d2}z

(3)

所以总存在一个正数β1,使得式(3)变为

2 模型的分析

2.1 平衡点的存在性

证明显然系统存在灭绝平衡点E0;若(T1)成立,即r0>d1,存在边界平衡点E1(x1,0)。

令系统(2)右端为零,即

(4)

由方程组(4)的第2个方程可得

(5)

将式(5)代入方程组(4)的第1个方程,可得

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