捕食者-猎物系统中气味反馈控制与风驱动衰减的稳定性与分岔分析

本文提出了一种创新的三维捕食者-猎物模型，将气味浓度作为动态变量，突破了传统模型将气味视为静态参数的局限。该模型通过稳定性分析和分岔检测（如跨临界分岔、Hopf分岔），揭示了风驱动衰减等环境因素如何通过反馈机制影响种群动力学，为化学生态学研究提供了重要理论工具。

　　

研究亮点

数学模型

本文建立的基于气味介导的捕食者-猎物模型基于以下关键假设，这些假设捕捉了支配猎物、捕食者和捕食者衍生气味之间相互作用的基本生态和生物过程：

• 猎物种群x(t)以内在增长率r和承载能力K进行逻辑增长。

• 捕食者种群y(t)遵循Holling II型功能反应捕食猎物，处理时间为h。

• 气味浓度s(t)被视为动态状态变量。

数值模拟

在前面的章节中，我们对系统(1)进行了全面的理论分析。在本节中，我们旨在通过数值模拟验证这些理论结果。为此，我们采用表1中给出的一组固定参数值。如果文中未明确提供具体数值，则模型参数将采用表1所列数值并在本节中一致使用。对于数值模拟，我们使用软件包：

结论

在本研究中，我们开发并分析了一种新颖的三维捕食者-猎物模型，该模型明确将气味浓度作为动态变量纳入，从而捕捉了化学信号与种群动力学之间的双向反馈。该框架通过将气味不是视为静态或外部强加的参数，而是视为通过捕食者存在和捕食者-猎物相互作用产生的涌现生态因子，超越了传统模型。在数学上，我们