具有庇护所的捕食者-食饵模型分岔分析

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捕食关系是四种基本种群关系-竞争关系、捕食关系、寄生关系、互利共生关系的一种,也是食物链的一个基本组成关系。对捕食关系的研究最能反应能量在每个生物和每个环节传递的真实内在情况,而能量转化的外在表现于每个种群数量的变化,因此研究捕食者-食饵模型成为研究种群数量关系的一个重要切入点。本文选择Holling-Ⅱ型功能性函数对捕食者和食饵进行建模,考虑到食饵在被捕食的时候会选择庇护的实际情况,在功能性函数中加入了庇护所参数p。运用微分方程动力系统理论对改进后的捕食者-食饵模型进行Hopf分岔分析,我们选择正规型方法来研究具有庇护所的Holling-Ⅱ型捕食者-食饵模型,得到了模型在正平衡点处产生Hopf分岔的条件,判断了Hopf分岔的类型,以及发生Hopf分岔的变化方向。通过改变庇护所p的值,分别计算得到关于捕食者死亡率参数μ的分岔值,分析得到p和μ的关系;同时计算得到关于能量传递参数η不同的分岔值,分析得出p和η的关系。同时我们将最大Lyapunov指数理论运用到本文,通过对混沌区域和非混沌区域的分析,发现混沌与非混沌区域变化的临界点也是系统产生分岔的临界位置。对于以上定性分析,我们运用计算机进行数值计算,大量的仿真图像证明了分析结果的可靠性。作为补充,文章最后运用了“延拓法”来仿真边界分岔,从而进一步佐证了结论的正确性。
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