扩散引起的生态网络中集合种群的失稳与振荡图灵斑图
斑图形成与孤子
2013-10-28 v1 种群与进化
摘要
正如 Alan Turing 在 1952 年提出的作为一种普遍的非平衡斑图形成机制，扩散效应可能破坏反应化学物种的均匀分布，并导致时空异质斑图。虽然静态图灵斑图广为人知，但导致连续介质中行波的振荡不稳定性（也称为波分岔）在化学系统中却十分罕见。在此，我们将 Turing 的分析推广到一般网络，并将其应用于栖息地间具有扩散连接的生物物种生态集合种群。值得注意的是，振荡图灵不稳定性在网络中并未导致波斑图，而是导致异质振荡的自发发展以及某些物种的可能灭绝，尽管这些现象在孤立种群中并不存在。此外，我们的理论分析表明，这种不稳定性在生态集合种群中比在化学反应中更为常见。事实上，我们在关于单个物种迁移率及其非线性相互作用的各种假设下，在所有包含三个捕食者或猎物种的可能食物网中都发现了这种不稳定性。因此，我们认为振荡图灵不稳定性是普遍的，必须在集合种群动力学中发挥根本作用，为扩散引起的生态系统失稳提供了一种共同机制。
引用
@article{arxiv.1310.6738,
title = {Dispersal-induced destabilization of metapopulations and oscillatory Turing patterns in ecological networks},
author = {Shigefumi Hata and Hiroya Nakao and Alexander S. Mikhailov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1310.6738},
year = {2013}
}
备注
18 pages, 9 figures