生物入侵两相移动边界模型中的生存、灭绝与界面稳定性
种群与进化
2023-09-06 v3 偏微分方程分析
斑图形成与孤子
生物物理
摘要
我们考虑一个描述生物入侵的移动边界数学模型。该模型刻画了两个相邻种群的时空演化：每个种群经历线性扩散与 logistic 增长，且两种群间的边界依据两相 Stefan 条件演化。该数学模型描述了诸如恶性肿瘤向周围组织的扩散等一个种群侵入另一种群占据区域的情形。我们使用水平集数值方法获得完整的含时数值解。利用这些数值解，我们探究了该模型的若干性质，包括：(i) 初始被另一种群包围的某一种群的生存与灭绝；以及 (ii) 在受横向扰动的行波解背景下移动前边界的线性稳定性。总体而言，我们表明这一模型广为研究的单相单种群类比模型的许多特征在更真实的两相情形下可能截然不同。这些结果十分重要，因为生物入侵的真实例子涉及多种群间的相互作用，因此在将单相单种群模型的预测外推至存在多种群的情形时应格外谨慎。本研究用于复现所有结果的基于 Julia 的开源软件可在 GitHub 上获取。
引用
@article{arxiv.2306.15379,
title = {Survival, extinction, and interface stability in a two--phase moving boundary model of biological invasion},
author = {Matthew J Simpson and Nizhum Rahman and Scott W McCue and Alexander KY Tam},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.15379},
year = {2023}
}
备注
36 pages. 10 figures