周期蝉种群动态的混合模型
种群与进化
2019-01-03 v3
摘要
除了异常长的生命周期外，周期蝉（*Magicicada* spp.）还提供了自然界中空间同步生命阶段物候学的杰出范例。在跨越 50,000 至 500,000 km 的区域（“群”）内，成虫每 13 或 17 年同步羽化一次。虽然鸟类捕食者的饱食效应被认为是这些种群达到高密度能力的关键组成部分，但目前尚不清楚为什么单一位置的种群能保持完全同步。我们开发了周期蝉的非线性 Leslie 矩阵型模型，该模型除了繁殖和存活外，还包括捕食驱动的 Allee 效应和竞争。使用分析和数值技术，我们证明了观察到的单一蝉群的存在关键取决于繁殖力、竞争和捕食之间的关系。我们使用对 Leslie 矩阵模型的易于处理的混合近似（在离散繁殖事件之间具有连续时间竞争），分析了长寿命极限下的单蝉群、双蝉群和全蝉群平衡。在混合模型中，我们证明了单蝉群平衡是唯一的稳定平衡。该混合模型使我们能够定量预测种群大小以及存在稳定单蝉群和不稳定双蝉群与全蝉群平衡的参数范围。对于 17 年寿命的生物学相关情形，该混合模型对 Leslie 矩阵模型的数值结果给出了良好的近似。
关键词
引用
@article{arxiv.1612.01429,
title = {A hybrid model for the population dynamics of periodical cicadas},
author = {Jon Machta and Julie Blackwood and Andrew Noble and Andrew Liebhold and Alan Hastings},
journal= {arXiv preprint arXiv:1612.01429},
year = {2019}
}
备注
19 pages, 2 figures, v3 contains a general proof of the instability of multi-brood steady states