海洋生态系统中考虑环境压力与恐惧效应的捕食者-猎物模型分岔分析

《BMC Ecology and Evolution》：Modelling the impact of environmental pressure and fear effect on a plankton-fish ecosystem

　　

摘要

本文提出了一种数学捕食者-猎物模型，用于研究海洋生态系统中浮游植物、浮游动物和鱼类之间复杂的非线性关系。该模型纳入了基本的生态过程，包括浮游植物的逻辑斯蒂增长、浮游动物对浮游植物的摄食以及鱼类对浮游动物的捕食。此外，我们考虑了极端环境压力（包括恐惧效应）对海洋生态系统的影响。首先，我们检验了所提模型的积极性和有界性。进一步确定了所有的平衡点，并分析了系统在每个平衡点附近的局部稳定性。研究还探讨了环境压力上升对物种种群数量的影响。结果表明，更大的环境压力可能通过分支点分岔将系统推向灭绝。最小的环境压力将通过Hopf分岔使系统失稳。我们还探讨了恐惧成本对浮游动物种群的影响，结论是更大的恐惧成本可能通过另一种Hopf分岔导致系统不稳定。理论计算通过Mathematica和MATLAB软件进行的数值模拟得到了验证。