平流无序环境中的条纹状种群
种群与进化
2016-09-05 v1 无序系统与神经网络
统计力学
摘要
在诸如培养皿之类的静态受控环境中的生长可用于研究微生物的空间种群动态。然而，自然种群如海洋微生物经历流体平流，并且经常在异质环境中生长。我们研究了一个广义的Fisher-Kolmogorov-Petrovsky-Piscounov（FKPP）方程，描述在恒定流场和淬灭随机空间非均匀生长率下、具有总体肥沃生长条件的单物种种群。我们通过解析和数值方法证明，非平衡稳态种群密度发展出流驱动的条纹图案。这些条纹高度不对称，其纵向关联长度随流速线性发散，而横向关联长度趋近于一个与速度无关的有限值。我们发展了线性响应理论来研究稳态的统计性质。理论预测与从格子玻尔兹曼模拟获得的广义FKPP方程的数值稳态极为吻合。这些发现表明，尽管生长无序可以是空间不相关的，但在足够强的平流下，具有条纹的相关种群结构会自然涌现。
引用
@article{arxiv.1603.08646,
title = {Striated Populations in Disordered Environments with Advection},
author = {Thiparat Chotibut and David R. Nelson and Sauro Succi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1603.08646},
year = {2016}
}
备注
30 pages, 8 figures