第
33
卷第
4
期
2005
年
4
月
西北农林科技大学学报(自然科学版)
Vo
l. 33 No.4
Apnl
2005 1our.
of
Northwest
SCI-Tech
Univ.
of
Agri.
and
For. (Nat.
SC
I.
Ed.)
天敌胁迫下食饵种群动态模型的突变分析
赵学达赵惠燕
b
刘光祖
a
,
jß
立飞李
军
b
(西北农林科技大学
a
生命科学学院
;b
植保学院,陕西杨凌
712100)
[摘
要]
在
LOglstic
模型的基础上增加天敌的胁迫项,构造了天敌胁迫下食饵种群的动态模型。在食饵种群
的增长量和天敌的捕食量达到动态平衡的情况下,推导出食饵种群动态的尖角突变模型。运用突变分析的方法,解
释了食饵种群在天敌胁迫下也有可能爆发的生态现象。尖角突变模型中的复合控制变量元需坐标转化即可判断系
统所处的状态口从理论上解决了以往研究复合控制变量时参数转化的问题。参数简化后可得到折叠突变模型。
[关键词]
突变理论:尖角突变模型;种群动态:折叠突变模型
[中图分类号]
CH92 ,Q141
[文献标识码]
A
[文章编号]
1671-9387(2005)04-0065-04
突变理论
[1.2J
是研究系统状态变量在控制变量
连续变化下,发生不连续变化现象的理论。由于生态
系统中存在大量的突变现象,突变理论被应用到生
态学研究领域,并将应用分为
2
类,一类是定性研究
生态系统中的突变现象
[3-6J
如李典漠等
[4J
通过对
种群阻滞模型的修改得到了种群动态的折叠突变模
型,解释了种群开采中开采率的问题;赵惠燕等问通
过相似的建模方法建立了麦蜻种群动态系统的折叠
突变模型,解释了麦蜘防治强度的问题。另一类是尝
试用定量的方法判断系统所处的状态,如赵惠燕
等
[7.BJ
利用尖角突变模型的控制变量判断系统所处
的状态;陈尚文等
[9J
利用相似的办法判断桂木虱种
群的发展动态。但在这些定量应用中尚存在不足,所
得试验数据需要坐标变化才能判断研究种群所处的
状态,解释生态系统中的突变现象。本研究从构造的
天敌胁迫下食饵种群生态模型出友,推出了种群动
态的尖角突变模型,从理论上解决了这种控制变量
需要坐标转换的问题。
1
天敌胁迫下食饵种群动态模型的构
造及其生物学意义
1.
1
模型的构造
基于对食饵的保护,假设当食饵种群密度小于
一个固定的常数
N
m
时,天敌对食饵种群将无影响,
对此可解释为当食饵种群小于
N
m
时,天敌将因为
难以完成取食行为而迁移。受
Holling
II
功能反应
[收稿日期]
2004-10-29
项[叫
aN
的启发,构造天敌胁迫下食饵种群的动
l+bN
态模型如下
dN
N.
Pk(N
- N
m
)
一~
=
rN
(1
一一
)-/>'T
>.T'
"N>N
,
(N
-
N
m
)
十
d
(1)
式中
,
N
为食饵种群密度
;r
为食饵种群的内禀增长
率
;K
为自然情况下食饵种群的容纳量
;P
为天敌
的种群密度叶为天敌的饱和捕食率
;Pk
表示天敌
的饱和捕食量。
N-N
m
表示食饵种群中可以被天敌
捕食的量,即当食饵种群密度低到限值
N
ur
时,天敌
二
p
k(N-N
m
)
将因为捕食行为的难以完成而迁移
'(N-N
饵
,
)+d
表示天敌的实际捕食量
,
d
表示天敌捕食的半饱和
系数。
1.
2
模型的生物学意义
此模型的生物学意义为:当食饵种群密度小于
N
m
时,食饵种群为没有天敌胁迫的自然种群,食饵
种群按
Logistic
模型增长;当食饵种群密度增加到
大于
N
m
时,食饵种群将有天敌的胁迫捕食,因此模
P
k(N-
l\
ι)
型中增添了胁迫项,设
j(N)=
酬。由于
(N-Nm)+d
dj(N)
Pkd
一一--'
,..,,
>0
,说明天敌的捕食量
dN
[(N-N
m
)
十
dJ2
是食饵种群密度的增函数,食饵种群密度的增加将
引起天敌捕食量的增加。但由于天敌的捕食量有一
个上限
Pk
限制,随着食饵种群的增加,天敌的实际
[基金项目]
国家自然科学基金资助项目
(39970112
,
30470268);
陕西省重点资助项目
(2001SMO
l)
[作者简介]
赵学达
0977
一)
,男,山东阳谷人,在读硕士,主要从事数学生态学研究。
[通讯作者]
刘光祖
0948
一)
,男,陕西千阳人,教授,硕士生导师,主要从事数学生态学研究
n