Моделирование эволюционных стратегий взаимодействующих популяций на неоднородном ареале

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

На примере системы «хищник-жертва» в условиях неоднородного ареала построена математическая модель взаимодействующих популяций, обладающая разнообразными эволюционными стратегиями. Модель основана на системе уравнений в частных производных «диффузия-адвекция-реакция» и позволяет учитывать многофакторный таксис видов. Предложены модифицированные функции локального взаимодействия хищника и жертвы, обеспечивающие многообразие эволюционных стратегий системы. Исследован ряд ключевых параметров, отвечающих за формирование стратегий с идеальным свободным распределением (ИСР). Рассмотрены функции миграции, позволяющие учесть все виды направленного движения особей жертвы и хищника. Приведены условия для потоковых параметров системы, при которых возможна реализация ИСР-подобных стратегий. Представлены результаты вычислительных экспериментов для ряда стационарных и колебательных режимов.

Об авторах

П. А. Зеленчук

Южный федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: zelenchuk@sfedu.ru
Ростов-на-Дону, Россия

В. Г. Цибулин

Южный федеральный университет

Email: vgcibulin@sfedu.ru
Ростов-на-Дону, Россия

Список литературы

  1. Зеленчук П. А., Цибулин В. Г. Идеальное свободное распределение в модели «хищник-жертва» при многофакторном таксисе// Биофизика. - 2021. - 66, № 3. - С. 546-554.
  2. Зеленчук П. А., Цибулин В. Г. Математическая модель идеального свободного распределения в системе хищник-жертва// Соврем. мат. Фундам. направл. - 2023. - 69, № 2. - С. 237-249.
  3. Нгуен Б. Х., Цибулин В. Г. Схема повышенного порядка точности для моделирования динамики хищника и жертвы на неоднородном ареале// Изв. ВУЗов. Прикл. нелин. динам. - 2023. - 32, № 3. - С. 294-304.
  4. Цибулин В. Г., Ха Т. Д., Зеленчук П. А. Нелинейная динамика системы хищник-жертва на неоднородном ареале и сценарии локального взаимодействия видов// Изв. ВУЗов. Прикл. нелин. динам. - 2021. - 29, № 5. - С. 751-764.
  5. Beyer H. G., Schwefel H. P. Evolution strategies - A comprehensive introduction// Nat. Comput. - 2002. - 1. - С. 3-52.
  6. Cantrell R. S., Cosner C. Evolutionary stability of ideal free dispersal under spatial heterogeneity and time periodicity// Math. Biosci. - 2018. - 305. - С. 71-76.
  7. Cantrell R. S., Cosner C., DeAngelis D. L., Padron V. The ideal free distribution as an evolutionarily stable strategy// J. Biol. Dyn. - 2007. - 1, № 3. - С. 249-271.
  8. Chesson P. General theory of competitive coexistence in spatially-varying environments// Theor. Popul. Biol. - 2000. - 58, № 3. - С. 211-237.
  9. Cosner C. Reaction-diffusion-advection models for the effects and evolution of dispersal// Discrete Contin. Dyn. Syst. - 2014. - 34, № 5. - С. 1701-745.
  10. Courchamp F., Berec L., Gascoigne J. C. Allee effects in ecology and conservation. - New York: Oxford Univ. Press, 2008.
  11. Fretwell S. D., Lucas H. L. On territorial behavior and other factors influencing habitat distribution in birds// Acta Biotheor. - 1970. - 19. - С. 16-36.
  12. Ha T. D., Tsybulin V. G., Zelenchuk P. A. How to model the local interaction in the predator-prey system at slow diffusion in a heterogeneous environment?// Ecol. Complexity. - 2022. - 52. - 101026.
  13. Kacelnik A., Krebs J. R., Bernstein C. The ideal free distribution and predator-prey populations// Trends Ecol. Evol. - 1992. - 7. - С. 50-55.
  14. Leimar O., McNamara J. M. Game theory in biology: 50 years and onwards// Philos. Trans. R. Soc. B. Biol. Sci. - 2023. - 378. - 20210509.
  15. Lessells C. M. Putting resource dynamics into continuous free distribution models// Animal Behav. - 1995. - 49, № 2. - С. 487-494.
  16. Metz J. A. J., Nisbet R. M., Geritz S. A. How should we define «fitness» for general ecological scenarios?// Trends Ecol. Evol. - 1992. - 7, № 6. - С. 198-202.
  17. Murray J. D. Mathematical biology. - New York: Springer, 2003.
  18. Schwinning S., Rosenzweig M. L. Periodic oscillations in an ideal-free predator-preydistribution// OIKOS. - 1990. - 59. - С. 85-91.
  19. Smith M. J., Price G. R. The logic of animal conflict// Nature. - 1973. - 246. - С. 15-18.
  20. Tyutyunov Yu., Titova L. From Lotka-Volterra to Arditi-Ginzburg: 90 years of Evolving Trophic Functions// Biol. Bull. Rev. - 2020. - 10, № 3. - С. 167-185.
  21. Van Cleve J. Evolutionarily stable strategy analysis and its links to demography and genetics through invasion fitness// Philos. Trans. R. Soc. B. Biol. Sci. - 2023. - 378. - 20210496.
  22. Zelenchuk P. A., Tsybulin V. G. Mathematical model of ideal free distribution in the predator-prey system// J. Math. Sci. (N. Y.). - 2024. - 285. - С. 328-338.
  23. Zelenchuk P. A., Tsybulin V. G. Predator-prey dynamics and ideal free distribution in a heterogeneous environment// Mathematics. - 2024. - 12, № 2. - 275.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».