具有双时滞效应和Holling Ⅳ型功能反应的捕食系统的动力学行为与最优收获策略问题

来源 :兰州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fengying
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在理论生态学中,对于捕食-食饵系统的研究一直以来都是数学与生物学家们广泛关注的焦点。许多学者从种群动力学系统以及功能反应、收获反应、时滞反应、庇护效应、生境复杂性效应等各方面进行了探索。在现有研究的基础上,本文建立了 一类具有收获效应和双时滞效应的捕食-食饵系统,其中功能反应采用的是Holling Ⅳ型功能性反应(食饵表现出群体防御能力),收获效应是线性收获,时滞效应包括生产时滞和消化时滞。本文首先是对无时滞系统解的一致有界性、平衡点的存在性以及稳定性做了分析;其次证明了时滞系统在只有生产时滞、消化时滞以及两种时滞共存的情况下正平衡点的稳定性和Hopf分岔的存在性;最后应用Pontryagin极大值原理对所建立系统的最优收获策略进行了讨论。结果表明,在无时滞系统中,只要满足初值在R2+内、食饵的内禀生长率大于其捕获率,那么系统的解都是一致有界的且存在两个边界平衡点和至多两个正平衡点。其中平凡平衡点E0为鞍点,轴向平衡点E1的稳定性与参数的选取有关,对于正平衡点E1*,若Jacobian矩阵的迹小于0并且收获强度满足不等式max{U2,W1}<E<min{W2,U1},则E1*是稳定的且是全局渐近稳定的,反之E1*是不稳定的,如果E2*存在,则一定是不稳定的。而在时滞系统中,分别得到了在三种情况(即仅考虑生产时滞、消化时滞和两者共存)下Hopf分岔存在的条件和正平衡点E*(x*,y*)全局渐近稳定的条件。本文最后对上述分析进行了数值模拟,其模拟结果与分析结果一致。
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