Luận án tiến sĩ: Mathematical analysis of trophic interactions: From bacteria competition to lemming cycles
Phân tích toán học tương tác dinh dưỡng, từ cạnh tranh vi khuẩn đến chu kỳ chuột lemming. Khám phá mô hình động học sinh thái học.
Arizona State University
Mathematical Biology
Luan An
luận án
Năm xuất bản
Số trang
138
Thời gian đọc
21 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
40 Point
Mục lục chi tiết
Tóm tắt nội dung
I.Mathematical Analysis of Trophic Interactions Ecosystems
Luận án tiến sĩ này thực hiện phân tích toán học chuyên sâu về các tương tác dinh dưỡng. Nghiên cứu phát triển các mô hình cơ chế và hiện tượng. Các ước lượng tham số cẩn thận được trình bày. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các hệ sinh thái thủy sinh và trên cạn. Điều này cung cấp sự hiểu biết rộng rãi về động lực quần thể. Nghiên cứu áp dụng các kỹ thuật toán học tiên tiến. Nó tiết lộ các nguyên tắc cơ bản chi phối các hệ sinh thái. Luận án chứng minh sức mạnh của các phương pháp định lượng. Nó giải quyết các hiện tượng sinh học phức tạp.
1.1. Phạm vi và Phương pháp Mô hình hóa Sinh thái
Mô hình hóa sinh thái cung cấp công cụ mạnh mẽ. Nó phân tích các tương tác dinh dưỡng phức tạp. Nghiên cứu này sử dụng cả mô hình cơ chế và hiện tượng. Các mô hình này mô tả hành vi hệ thống. Chúng đưa ra cái nhìn sâu sắc về động lực quần thể. Ước lượng tham số là bước quan trọng. Nó đảm bảo độ chính xác của mô hình. Phạm vi bao gồm nhiều hệ sinh thái khác nhau. Chúng bao gồm các cộng đồng vi khuẩn hiển vi. Nó mở rộng đến các chu kỳ của động vật có vú lớn. Phương pháp tiếp cận rộng này nêu bật các nguyên tắc sinh thái phổ quát. Phân tích toán học tạo thành nền tảng của các nghiên cứu này.
1.2. Tiếp cận Liên ngành về Động lực Dinh dưỡng
Hiểu biết về động lực dinh dưỡng đòi hỏi nỗ lực liên ngành. Công trình này kết hợp sinh học với toán học. Nó bắc cầu giữa các khung lý thuyết với quan sát thực nghiệm. Phân tích chuyển từ cạnh tranh vi khuẩn đến chu kỳ lemming. Điều này chứng minh khả năng mở rộng của các phương pháp mô hình hóa. Các loại tương tác khác nhau được kiểm tra. Cạnh tranh và động lực kẻ săn mồi-con mồi là trọng tâm. Nghiên cứu đưa ra một quan điểm thống nhất. Nó khám phá các mô hình chung trong các thiết lập sinh thái đa dạng.
II.Stoichiometric Modeling Bacterial Algal Lake Dynamics
Một phương pháp mô hình hóa stoichiometric tương đối mới được áp dụng. Nó kiểm tra hệ thống hồ vi khuẩn-tảo. Việc xem xét rõ ràng carbon (năng lượng) và phốt pho (chất dinh dưỡng) là rất quan trọng. Các yếu tố này thúc đẩy quá trình sinh thái. Mô hình nghiên cứu các tương tác ở tầng trên cùng của hồ. Phân tích định tính toàn cầu tiết lộ hành vi hệ thống. Sơ đồ phân nhánh vạch ra các trạng thái ổn định tiềm năng. Điều này cung cấp sự hiểu biết sâu sắc về động lực học của hồ. Nó làm rõ cách giới hạn chất dinh dưỡng định hình lưới thức ăn vi sinh.
2.1. Tương tác Vi khuẩn Tảo Carbon và Phốt pho
Hệ thống hồ tập trung vào tương tác vi khuẩn-tảo. Điều này liên quan đến khung mô hình hóa stoichiometric. Carbon và phốt pho đóng vai trò quan trọng. Carbon đại diện cho nguồn năng lượng. Phốt pho đóng vai trò là chất dinh dưỡng chính. Việc mô hình hóa rõ ràng các yếu tố này là rất quan trọng. Nó nắm bắt ảnh hưởng của chúng đến sự phát triển của vi khuẩn. Mô hình khám phá cách chất dinh dưỡng có sẵn ảnh hưởng đến động lực quần thể. Hiểu các chu trình nguyên tố này là cơ bản. Nó giải thích cấu trúc của lưới thức ăn thủy sinh.
2.2. Phân tích Định tính và Sơ đồ Phân nhánh
Mô hình vi khuẩn-tảo trải qua phân tích nghiêm ngặt. Phân tích định tính toàn cầu lập bản đồ hành vi hệ thống dài hạn. Nó xác định các điểm cân bằng và tính ổn định của chúng. Sơ đồ phân nhánh minh họa các chuyển đổi. Chúng cho thấy động lực hệ thống thay đổi như thế nào. Điều này xảy ra khi các tham số thay đổi. Các công cụ này tiết lộ các mô hình phức tạp. Chúng bao gồm các dao động hoặc các trạng thái ổn định thay thế. Phân tích như vậy dự đoán phản ứng với sự thay đổi môi trường. Nó nâng cao hiểu biết về sự ổn định của hệ sinh thái hồ.
III.Competition Models Microbial Ecology in P Limited Lakes
Các mô hình cạnh tranh vi khuẩn được phát triển. Chúng kiểm tra giả thuyết của Nishimura. Giả thuyết này liên quan đến môi trường thiếu phốt pho. Hồ Biwa là một ví dụ. Sự thiếu hụt phốt pho ảnh hưởng mạnh mẽ đến sự phát triển của vi khuẩn. Các nhóm có hàm lượng axit nucleic cao hơn phải đối mặt với những hạn chế nghiêm trọng. Điều này mang lại lợi thế cạnh tranh cho vi khuẩn có hàm lượng axit nucleic thấp. Các mô hình định lượng động lực sinh thái này. Chúng giải thích cấu trúc cộng đồng vi khuẩn được quan sát. Điều này đóng góp đáng kể cho sinh thái học vi sinh.
3.1. Cạnh tranh Vi khuẩn Giả thuyết của Nishimura
Giả thuyết của Nishimura là trọng tâm của phần này. Nó đề xuất một cơ chế cho cạnh tranh vi khuẩn. Cơ chế này hoạt động dưới sự thiếu hụt phốt pho nghiêm trọng. Các môi trường như Hồ Biwa minh họa điều kiện này. Giả thuyết gợi ý một tác động khác biệt. Vi khuẩn có hàm lượng axit nucleic cao bị hạn chế nhiều hơn. Sự phát triển của chúng bị giới hạn nghiêm trọng bởi sự khan hiếm phốt pho. Bất lợi này ảnh hưởng đến động lực quần thể của chúng.
3.2. Giới hạn Phốt pho và Sự phát triển của Vi khuẩn
Sự thiếu hụt phốt pho định hình sinh thái học vi sinh. Nó tạo ra một bối cảnh cạnh tranh. Vi khuẩn có hàm lượng axit nucleic thấp giành được lợi thế. Chúng phát triển mạnh ở nơi phốt pho khan hiếm. Nhu cầu phốt pho thấp hơn của chúng cho phép chúng phát triển tốt hơn. Điều này cho phép chúng cạnh tranh tốt hơn các chủng khác. Các mô hình cạnh tranh định lượng các động lực này. Chúng dự đoán sự thay đổi trong thành phần cộng đồng vi khuẩn. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của stoichiometric chất dinh dưỡng. Nó chi phối động lực quần thể trong lưới thức ăn vi sinh.
IV.Population Dynamics Understanding Lemming Cycles Predators
Chu kỳ quần thể lemming thể hiện biên độ cao. Chúng cho thấy các chu kỳ dài. Những dao động này được ghi nhận rõ ràng tại Point Barrow. Hiện tượng này từ lâu đã làm khó các nhà sinh vật học. Các mô hình được xây dựng cẩn thận khám phá các động lực này. Các phương trình vi phân tự trị có thể nắm bắt được động lực phong phú. Chúng tạo ra các nghiệm tuần hoàn. Các nghiệm này khớp chặt chẽ với các chu kỳ quan sát được. Điều này cho thấy các mô hình phi tự trị phức tạp có thể không phải lúc nào cũng cần thiết. Phân tích xác định các yếu tố quyết định chính. Nó vượt ra ngoài các yếu tố mùa. Nó cũng vượt ra ngoài tốc độ tăng trưởng rêu hoặc tỷ lệ tử vong của lemming.
4.1. Biến động Quần thể Lemming Trường hợp Point Barrow
Quần thể lemming tại Point Barrow cho thấy các chu kỳ riêng biệt. Những biến động này được đặc trưng bởi biên độ cao. Chúng cũng có chu kỳ dài. Mô hình này đã tạo ra nhiều tranh luận khoa học. Nghiên cứu điều tra các chu kỳ lemming cụ thể này. Nó sử dụng các mô hình toán học. Mục tiêu là xác định các yếu tố sinh thái. Các yếu tố này kiểm soát động lực quần thể được quan sát. Hiểu các chu kỳ này là rất quan trọng. Nó làm rõ các nguyên tắc rộng hơn của sinh thái học quần thể.
4.2. Ưu điểm của Phương trình Vi phân Tự trị
Nghiên cứu sử dụng các phương trình vi phân tự trị. Các mô hình này cung cấp một khung toán học đơn giản hơn. Chúng có thể tái tạo động lực phức tạp một cách đáng ngạc nhiên. Điều này bao gồm các nghiệm tuần hoàn. Chu kỳ và biên độ gần đúng với các quan sát thực nghiệm. Các nghiệm này có thể so sánh với các nghiệm từ các mô hình phi tự trị. Các mô hình phi tự trị thường thực tế hơn. Tuy nhiên, chúng khó về mặt toán học. Phát hiện này cho thấy các yếu tố nội tại thúc đẩy nhiều khía cạnh. Nó đơn giản hóa việc mô hình hóa động lực kẻ săn mồi-con mồi.
V.Predator Prey Dynamics Maturation Delay Functional Response
Các yếu tố sinh thái kiểm soát chu kỳ quần thể được xác định. Sự chậm trễ trưởng thành của kẻ săn mồi là yếu tố quyết định chính. Nó gần như hoàn toàn quyết định chu kỳ. Phản ứng chức năng của sự săn mồi cũng đóng vai trò quan trọng. Phản ứng này ảnh hưởng đáng kể đến biên độ chu kỳ. Nó thậm chí có thể xác định sự tồn tại của chu kỳ. Những phát hiện này đến từ phân tích độ nhạy. Phân tích này kiểm tra tất cả các tham số mô hình. Kết quả cung cấp cái nhìn sâu sắc rõ ràng. Chúng làm rõ cách các cơ chế sinh học cụ thể thúc đẩy động lực quần thể. Đây là chìa khóa để hiểu động lực kẻ săn mồi-con mồi.
5.1. Chậm trễ Trưởng thành Xác định Chu kỳ Quần thể
Sự chậm trễ trưởng thành của kẻ săn mồi nổi lên như một yếu tố quan trọng. Nó ảnh hưởng mạnh mẽ đến chu kỳ quần thể. Thời gian để kẻ săn mồi trưởng thành ảnh hưởng trực tiếp đến sản lượng sinh sản của chúng. Điều này tạo ra một độ trễ thời gian trong phản ứng của kẻ săn mồi. Độ trễ này chuyển thành tính tuần hoàn của chu kỳ con mồi. Các mô hình cho thấy một mối tương quan trực tiếp. Chậm trễ trưởng thành gần như hoàn toàn xác định chu kỳ. Điều này đưa ra lời giải thích mạnh mẽ cho các biến động chu kỳ dài được quan sát. Nó là nền tảng của động lực kẻ săn mồi-con mồi.
5.2. Phản ứng Chức năng Biên độ và Sự tồn tại của Chu kỳ
Phản ứng chức năng của sự săn mồi là một yếu tố quyết định quan trọng khác. Nó mô tả cách tốc độ tiêu thụ của kẻ săn mồi thay đổi. Điều này xảy ra với mật độ con mồi khác nhau. Phản ứng này ảnh hưởng đáng kể đến biên độ chu kỳ. Các dạng chức năng khác nhau dẫn đến các độ lớn chu kỳ riêng biệt. Trong một số trường hợp, phản ứng chức năng tự nó xác định sự tồn tại của chu kỳ. Một phản ứng mạnh, phụ thuộc mật độ có thể ổn định quần thể. Một phản ứng yếu hoặc chậm trễ có thể khuếch đại dao động. Cơ chế này ảnh hưởng lớn đến động lực quần thể được quan sát. Nó định hình hành vi tổng thể của lưới thức ăn.
VI.Dynamical Systems Analysis of Lemming Predator Food Webs
Nghiên cứu so sánh các hệ thống kẻ săn mồi-con mồi khác nhau. Hệ thống lemming-chồn được phân tích. Hệ thống thỏ tuyết-linh miêu cũng được quan tâm. Phương pháp tiếp cận so sánh này tiết lộ các nguyên tắc chung. Sự chậm trễ trưởng thành và phản ứng chức năng được kiểm tra trên các hệ thống. Phân tích độ nhạy xác nhận những phát hiện này. Nó cho thấy tính phổ quát của một số yếu tố sinh thái. Phân tích phân nhánh tiếp tục làm sáng tỏ hành vi hệ thống. Nó lập bản đồ các vùng ổn định và chuyển đổi. Cách tiếp cận toàn diện này tăng cường sự hiểu biết. Nó đóng góp vào lĩnh vực rộng lớn hơn của các hệ động lực.
6.1. So sánh Hệ thống Lemming Chồn và Thỏ tuyết Linh miêu
Hai hệ thống kẻ săn mồi-con mồi riêng biệt được so sánh. Tương tác lemming-chồn đại diện cho lưới thức ăn Bắc Cực. Hệ thống thỏ tuyết-linh miêu minh họa các khu rừng phương bắc. Cả hai đều thể hiện các chu kỳ quần thể nổi bật. Các mô hình cho mỗi hệ thống đều bao gồm sự chậm trễ trưởng thành. Chúng cũng bao gồm các phản ứng chức năng cụ thể. So sánh các hệ thống này tiết lộ những điểm chung. Nó nêu bật cách các cơ chế tương tự thúc đẩy các chu kỳ. Mặc dù là các loài khác nhau, động lực cơ bản chia sẻ các đặc điểm. Phân tích toán học so sánh này củng cố các kết luận. Nó khái quát hóa những hiểu biết sâu sắc về động lực kẻ săn mồi-con mồi.
6.2. Hiệu chỉnh Dữ liệu Thực nghiệm và Xác nhận Mô hình
Kết quả mô hình được kiểm tra nghiêm ngặt với dữ liệu thực nghiệm. Dữ liệu từ quần thể lemming và thỏ được sử dụng. Điều này bao gồm các chu kỳ và biên độ quan sát được. Các mô hình đạt được sự phù hợp tốt. Việc xác nhận này củng cố sức mạnh dự đoán của chúng. Các giải pháp số và phân tích độ nhạy hỗ trợ các phát hiện. Những hạn chế của các mô hình đơn giản hơn cũng được thừa nhận. Nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của mô hình hóa dựa trên dữ liệu. Nó đảm bảo phân tích toán học phản ánh các lưới thức ăn trong thế giới thực.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (138 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộMATHEMATICAL ANALYSIS OF TROPHIC INTERACTIONS: FROM BACTERIA COMPETITION TO LEMMING CYCLES by Hao Wang A Dissertation Presented in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree Doctor of Philosophy ARIZONA STATE UNIVERSITY May 2007 UMI Number: 3243897 Copyright 2007 by Wang, Hao All rights reserved. INFORMATION TO USERS The quality of this reproduction is dependent upon the quality of the copy submitted. Broken or indistinct print, colored or poor quality illustrations and photographs, print bleed-through, substandard margins, and improper alignment can adversely affect reproduction. In the unlikely event that the author did not send a complete manuscript and there are missing pages, these will be noted.
Also, if unauthorized copyright material had to be removed, a note will indicate the deletion. ® UMI UMI Microform 3243897 Copyright 2007 by ProQuest Information and Learning Company. All rights reserved. This microform edition is protected against unauthorized copying under Title 17, United States Code.
ProQuest Information and Learning Company 300 North Zeeb Road P. Box 1346 Ann Arbor, MI 48106-1346 MATHEMATICAL ANALYSIS OF TROPHIC INTERACTIONS: FROM BACTERIA COMPETITION TO LEMMING CYCLES by Hao Wang has been approved November 2006 NS woe =“ we) Supervisory Committee ACCEPTED: B o w fhe Chait Bean, he of Ll Studies ABSTRACT Mechanistic and phenomenological models and careful parameter estima- tions are presented through both aquatic and terrestrial ecosystems. The sto- ichiometric modeling of the bacteria-algae lake system is relatively new, while the lemming population cycle has attracted the attention of several generations of theoretical and experimental biologists and continues to be an issue of controversy. Bacteria-algae interaction in epilimnion is modeled with explicit consider- ation of carbon (energy) and phosphorus (nutrient).
Global qualitative analysis and bifurcation diagrams of this model are presented. Competition of bacterial strains are modeled to examine Nishimura’s hypothesis that in severely P-limited environments, such as Lake Biwa, P limitation exerts more severe constraints on the growth of bacterial groups with higher nucleic acid contents, which allows low nucleic acid bacteria to be competitive. Through a series of carefully derived models of the well documented high- amplitude, large-period fluctuations of lemming populations at Point Barrow, one can argue that, when appropriately formulated, autonomous differential equations may capture much of the desirable rich dynamics such as the existence of a periodic solution with period and amplitude close to that of approximately periodic solu- tions produced by the more natural but mathematically daunting nonautonomous models. This, together with the bifurcation analysis, indicates that neither sea- sonal factors, nor the moss growth rate and lemming death rate, are the main determinants of the observed multi-year lemming cycles.
What ecological factors control population cycles? For some species — ili collared lemmings and snowshoe hares in particular—maturation delay of preda- tors and the functional response of predation appear to be the primary determi- nants. Maturation delay almost completely determines the cycle period, whereas the functional response greatly affects its amplitude and even its existence. This result is obtained from sensitivity analysis of all the parameters and comparison of the lemming-stoat and hare-lynx systems. iv To my wife ACKNOWLEDGMENTS First of all I would like to thank my advisor Dr.
Yang Kuang for offering me precious chances to implement experiments and work with biologists, also his encouragement during my Ph.D study at Arizona State University. I would like to thank my co-advisor Dr. Hal Smith for his numerous discussions on mathematical analysis and invaluable help on all aspects, and Dr. John Nagy for their many insightful discussions in biology.
I also thank Dr. Olivier Gilg, Dr. Sebastian Diehl, Dr. James Grover, Dr.
Val Smith, Dr. Irakli Loladze and Dr. Jiaxu Li for helpful discussions and suggestions. In addition, thanks to Dr.
Horst Thieme and Dr. Sharon Crook for their interesting courses. I am blessed to work with these excellent mathematicians and biologists. Last but not the least, I am forever indebted to my wife, Qiangying Cao, for her pure love and inspiration.
Hao Wang December 25, 2006 Arizona State University vi TABLE OF CONTENTS Page LIST OF TABLES. 0000200040, ix LIST OF FIGURES. eee, CHAPTER 1 BIOLOGICAL BACKGROUND. Organization of Dissertation.
CHAPTER 2 STOICHIOMETRY OF LAKE BACTERIA AND ALGAE 1. ch ho Algae Dynamics. Persistence and Invasion of Bacteria. 4, Competing Bacterial Strains.
CHAPTER 3 FOOD-LEMMING SYSTEMS IN ALASKA 1. ch vii Page CHAPTER 4 LEMMING-PREDATOR SYSTEMS IN GREENLAND. Simple Lemming-Stoat Model. Numerical Solution and Limitation.
Lemming-Stoat Delay Model. Empirical Data Fitting. Snowshoe Hare-Lynx Delay Model. Comparison and Interpretation.
Summary and Discussion.0 0 05 eee 89 CHAPTER 5 CONCLUDING REMARKS. Key Points of Thesis. kg kg Ta 93 REFERENCES. Quàva 98 APPENDIX A MATLAB PROGRAMS.
co 108 vill LIST OF TABLES Table Page Variables in bacteria-algae system (2. 16 Parameters in bacteria-algae system (2. 17 Parameters in Barrow model (3. 47 Parameters in moss-lemming models.
53 Comparison of all four lemming models. 65 Parameters in lemming-stoat systems. 70 Empirical lemming data from Olivier Gilg ., 76 Parameters in hare-lynx system (4. 84 ix LIST OF FIGURES Figure A flow chart for GRH (Elser et al.- The empirical field data for the 4-year lemming cycle.
This is mod- ified from Gilg et al. ees The structure of this thesis. ch 9 A checklist of all the locations and species analyzed in the thesis. 9 The logical relationship between algae and bacteria in a lake system.
12 The cartoon lake system for our mathematical models. 14 Graph of algae system (2.2) to check that system is competitive. This is observed from the Jacobian matrix of system (2.2) in the proof of Theorem 3. ho 25 A bifurcation diagram for system (2.2), illustrating that the shal- lower the mixed layer the better for algae in system (2.
This bifurcation diagram confirms our mathematical findings. When Ry > 1, the algae extinction equilibrium is unstable, and the only positive equilibrium appears to be globally attractive. The branch- ing point occurs at Ro = 1. When Rp < 1, there is no positive equilibrium and the algae extinction equilibrium is globally attract- ing.
This numerical result is generated by the continuation software ‘MatCont’ in MATLAB. Q Q Q he Figure Page Phase plane when Ry > 1 for system (2. The algae extinction equilibrium Ep = (0,Q, Pn) is globally attracting on the subspace 9 = {2 € | A = 0} but a uniform weak repeller for Q, = {x € Q| AO}, and A is persistent in this case. Algae dynamics without bacteria (system (2.2)) with respect to different depths of the mixed layer: All the variables approach the positive equilibrium in about two months.
The first two figures suggest that with deeper mixing depths, P increases, but A de- creases. On the other hand, average light intensity should decrease with larger depths, because of shading effect. Hence, algal growth is more limited by energy than nutrient in a lake with a deeper mixed layer. This numerical simulation is generated by ‘ode23s’ in MATLAB using the initial conditions: A = 20,P = 0.
27 xi Figure Page 11. An abstract phase plane diagram for system (2.1) when Ro > 1 and R, > 1. Q,P are placed on one axis (say x-axis), A,C are placed on another axis (say y-axis) and B is on the vertical axis (z-axis). Extinction equilibrium eo = (0,Q, Pin, 0,0) is globally attracting on the subspace {x € 9 | A = B = C =0}, but a repeller for Q, = {ce € 2 | B = 0).
Bacteria extinction only equilibrium e, = (A,Q, P,0,C) is globally attracting on the subspace M2, but a repeller for Q) = {x €2| BO}. B is persistent, and at least one coexistence equilibrium exists. eee ee es 34 12. Regions of P;, versus In, for survival and extinction of bacteria and algae.
Both algae and bacteria go extinct (Ry < 1) in the grey region. Both algae and bacteria survive (Ro > 1,R1 > 1) in the white region. Algae survive but bacteria go extinct (Ro > 1, Ri < 1) in the red/dark region. We run simulations of system (2.1) for each pair of (Jin, Pin), plot the point in grey if both A and B go to zero, in white if both persist, and in red/dark if A persists but B GOES tO ZETO.
kh kh ky Q. A quantitative relationship between bacteria and algae at the low P level (Pi. = 30), illustrating that B: A ratio is decreasing in solar energy input. They also confirm the qualitative result (Figure 12).
These two figures are generated by ‘MatCont’ in MATLAB. 37 xil Figure Page 14. We examine Nishimura’s hypotheses using system (2. These two figures are generated by ‘MatCont’ in MATLAB.
Under different lake environments, different bacterial strains dom- Ko = 0.1, with units in Table 2. These simulations are generated by ‘ode23s’ in MATLAB with the initial conditions: A = 20,Q = 0. When the mixed layer is shallow with z„ = 1, system (2.1) exhibits complex dynamics. These simulations are generated by ‘ode23s’ in MATLAB with the initial conditions: A = 350,Q@ = 0.
Bifurcation diagrams of system (2.1) for depth of epilimnion. These are generated by 'MatCont'in MATLAB. Numerical simulation of Barrow model (3.1) with the median val- ues of parameters shown in Table 3. This numerical simulation is generated by ‘ode23s’ in MATLAB with the initial conditions: V=100,M@=1000,H=20.
Numerical simulation of nonautonomous moss-lemming model (3.2) with the median values of parameters shown in Table 3 and Z = 0. This numerical simulation is generated by ‘ode23s’ in MAT- LAB with the initial condition: M = 1000, H = 20. xi Figure Page 20. u(t) and d(t) are rep- resented by the red continuous curves.
Using mean values of Us, ds,dy, we compare u(t),d(t) with u(r), d(r) statistically. The standard/average error of u(t) with respect to u(r(t)) is 1.538 and the relative error is 1. The standard/average er- ror of d(t) with respect to d(r(t)) is 0.401 and the relative error is 0. These two continuous functions are constructed manually.
Then we plot each of them with the cor- responding discontinuous function in one figure and also calculate CITOTS. A typical solution of the nonautonomous moss-lemming model (3.4) with the median values of parameters shown in Table 3 and / = 0. This numerical simulation is generated by ‘ode23s’ in MATLAB with the initial conditions: z = 1000,=20. A typical solution of the autonomous moss-lemming model (3.5) with the median values of parameters shown in Table 3 and / = 0.
This numerical simulation is generated by ‘ode23s’ in MATLAB with the initial conditions: x = 1000,y=20. XIV Figure Page 23. Comparison of solutions of nonautonomous model (3.4) and au- tonomous model (3. Numerical solutions of both models are posed in the same figure with the same initial conditions: © = 1000,y= 20.
Bifurcation diagrams and limit cycles for the autonomous system (3. These bifurcation diagrams are generated by plotting maxi- mums and minimums of all the eventually stabilized oscillations. Period diagrams for the autonomous system (3. These period bi- furcation diagrams are generated by modifying the ‘ode23’ program in MATLAB with Jiaxu Li’s great help.
The location in NE Greenland where field experiments were carried out by Olivier Gilg and colleagues. Stoat functional response to lemmings (Gilg et al. A typical solution of the simple lemming-stoat system (4.1) with parameter values in Table 6. This numerical solution is generated by ‘ode23s’ in MATLAB with the initial conditions: z = 0.
We use the command ‘plotyy’ to plot this multi-scale graph. 72 xv Figure Page 29. Lemming-stoat dynamics predicted by the delay system (4.3) com- pared to empirical data (points). The empirical data is in Ta- ble 7.
Stoat density is collected in winters; hence, stoat data points are shifted to the left half a year. The numerical predic- tions are generated by ‘dde23’ in MATLAB with the initial condi- tions: x = 0.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Luận án tiến sĩ: Mathematical analysis of trophic interactions: From bacteria competition to lemming cycles" nghiên cứu về vấn đề gì?
Phân tích toán học tương tác dinh dưỡng, từ cạnh tranh vi khuẩn đến chu kỳ chuột lemming. Khám phá mô hình động học sinh thái học.
Luận án "Luận án tiến sĩ: Mathematical analysis of trophic interactions: From bacteria competition to lemming cycles" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Arizona State University. Năm bảo vệ: 2007.
Luận án "Luận án tiến sĩ: Mathematical analysis of trophic interactions: From bacteria competition to lemming cycles" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Luận án tiến sĩ: Mathematical analysis of trophic interactions: From bacteria competition to lemming cycles" thuộc chuyên ngành Mathematical Biology. Danh mục: Khoa Học Giáo Dục.
Luận án "Luận án tiến sĩ: Mathematical analysis of trophic interactions: From bacteria competition to lemming cycles" có bao nhiêu trang?
Luận án "Luận án tiến sĩ: Mathematical analysis of trophic interactions: From bacteria competition to lemming cycles" có 138 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Luận án tiến sĩ: Mathematical analysis of trophic interactions: From bacteria competition to lemming cycles" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.