随机生态流行病学模型中捕食者传染病动力学与控制参数研究

《Scientific Reports》：Stochastic analysis of control parameter influences in an eco-epidemiological model with predator infection

　　

摘要

本研究探讨了控制参数对随机生态流行病学模型动态的影响，该模型中捕食者群体受到传染病的影响。模型由三个随机微分方程组成，分别表示易感猎物、易感捕食者和感染捕食者，整合了在环境波动下捕食过程、竞争和疾病传播。研究检验了基本的分析性质，包括存在性、有界性和持续性，以确保生物学上的相关性和有效性。通过分析平衡点的局部和全局稳定性，以理解系统行为中确定性和噪声驱动的转换。数值模拟揭示了由捕食效率、转化速率、传播强度和死亡率等因素驱动的多种动力学结果，包括振荡、双稳态、噪声引起的转换和类混沌波动。结果表明，较高的捕食者攻击率和转化效率可能会使种群动态不稳定，而增加疾病传播或感染捕食者死亡率可以增强系统稳定性。敏感性分析揭示了控制疾病持续、灭绝或所有种群共存的关键阈值条件。评估了各种控制策略（如扑杀、治疗和传播减少）的影响，证明了它们抑制疾病、稳定捕食者种群和维持生态平衡的潜力。总体而言，本研究为随机生态流行病学相互作用提供了重要见解，并为捕食者-猎物系统中的生态系统管理和疾病控制提供了实际指导。