城市捕食者-猎物系统的随机动力学：整合人类干扰与功能响应
种群与进化
2025-09-24 v1
摘要
城市生态系统表现出日益受人类干扰(如噪声、栖息地碎片化)影响的复杂捕食者-猎物动力学。经典的 Lotka-Volterra(LV)模型无法捕捉这些人类引起的压力，整合功能响应、随机性和空间动力学的框架仍较稀缺。我们发展了一个综合性的随机模型，量化人类干扰如何在城市景观中重塑捕食者-猎物相互作用，采用鼠-猫系统作为案例研究。我们的框架将 LV 模型扩展以整合：(i) 将人类干扰作为外部死亡因素；(ii) 采用 Holling III 型功能响应以模型化捕食饱和和猎物 refugia；(iii) 引入乘法噪声和周期性强迫以捕捉随机干扰 regime；(iv) 跨碎片化栖息地进行空间扩散。我们对系统进行非维数化，以概括动力学并分析稳定性、分岔及噪声诱导的转变。数值仿真(MATLAB)揭示了三个关键结果：(1) 人类干扰破坏经典振荡，诱导出准周期性循环并提升灭绝风险；(2) 随机性将崩溃阈值降低约 25%；(3) 空间扩散通过栖息地耦合驱动图案形成(如干扰阴影、猎物热点)。结果凸显城市野生动物极度脆弱，人类干扰强度决定系统稳定性。该模型提供了保育策略的预测框架，强调增强 refugia 和随种群循环同步的分阶段干预。
引用
@article{arxiv.2509.18217,
title = {Stochastic Dynamics of Urban Predator-Prey Systems: Integrating Human Disturbance and Functional Responses},
author = {Arhonefe Joseph Ogethakpo and Ozioma Ogoegbulem and Sarduana Joshua Apanapudor and Helen Onovwerosuoke Sanubi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.18217},
year = {2025}
}
备注
10 pages