亚稳态作为旱地植被格局模型中物种共存的一种机制
种群与进化
2019-11-26 v1
摘要
植被格局是缺水生态系统中普遍存在的特征。尽管多种植物物种竞争同一限制性资源，但常可观察到若干植物物种的共存。我们基于单物种 Klausmeier 模型提出一个两物种反应扩散模型，以解析地研究两物种共存状态的存在性。在生态学上，研究发现若植物物种的平均适合度存在微小差异（由物种将水转化为新生物质的能力与其死亡率之比衡量），则共存得以维持。在数学上，共存并非系统的稳定解，但空间均匀与图纹化共存态均以亚稳态出现。在此背景下，两物种共存的亚稳态解对应于向稳定单物种态的长瞬态（在量纲参数下超过 年）。该行为由一个正特征值的微小大小刻画，其量级与两物种平均适合度之差同阶。我们确立了导致亚稳态解出现的两种机制：空间均匀的不稳定平衡，以及对竞争者引入不稳定的稳定单物种图纹。我们进一步讨论了非对称种间竞争（如遮荫）对亚稳态性质的影响。
引用
@article{arxiv.1911.11022,
title = {Metastability as a coexistence mechanism in a model for dryland vegetation patterns},
author = {Lukas Eigentler and Jonathan A. Sherratt},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.11022},
year = {2019}
}