湍流如何调节循环竞争系统中的生物多样性
种群与进化
2015-03-17 v2 斑图形成与孤子
流体动力学
摘要
生物物种间的循环非层级相互作用是生态系统能够维持高水平生物多样性的一种普遍机制。然而，物种共存通常仅在具有有限扩散范围的空间扩展系统中才可能实现，而在充分混合的环境中，循环竞争模型往往导致生物多样性的丧失。在此，我们考虑流体环境中生物物种的扩散，其中混合由平流和扩散共同实现。具体而言，我们对一个由湍流平流、扩散输运以及二维空间中生物物种间循环相互作用组成的模型进行了详细的数值分析，并讨论了当外部的环境条件（如资源供应）在空间上均匀时，维持生物多样性的情形。循环相互作用由一个包含三个竞争者的模型表示，类似于“石头 - 剪刀 - 布”游戏，而流场则通过对具有超粘性的二维湍流进行直接数值模拟获得。研究表明，随着平流和扩散相对于生物相互作用的相对强度变化，空间平均动力学会发生分岔。
引用
@article{arxiv.1411.4245,
title = {How turbulence regulates biodiversity in systems with cyclic competition},
author = {Daniel Groselj and Frank Jenko and Erwin Frey},
journal= {arXiv preprint arXiv:1411.4245},
year = {2015}
}
备注
13 pages, 13 figures; accepted for publication in Phys. Rev. E