一类捕食—食饵模型解的性质

论文摘要

当今，数学生物学已成为一个受到广泛关注的热门学科，人们对许多生命现象建立了数学模型，并应用现代数学理论不断地对其加以研究，取得了许多有价值的研究成果．由于种群间捕食关系的普遍存在性及重要性，捕食-食饵模型更加受到国内外学者的广泛关注．研究具有捕食-食饵关系的种群的共存性，稳定性或周期持续生存，对于保持生态平衡，保护生态环境甚至挽救濒临灭绝的珍稀生物等具有非常重要的实际意义．二阶捕食-食饵系统的典型模型是Lotka-Volterra模型，它在种群动力学的理论研究中具有非常重要的地位，已被广泛的研究．针对具体的数学模型，一个关键的因素即所谓的“功能反应函数”，它表示食饵的种群密度关于时间的变化率．它不仅受食饵密度大小的影响，而且受捕食者本身密度的影响．Holling反应函数较为合理地反映了捕食者与食饵的相互作用关系，将其进行推广，得到一类捕食-食饵模型本文运用非线性分析和非线性偏微分方程的知识，特别是抛物型方程（组）和对应椭圆型方程（组）的理论和方法，研究了以上捕食-食饵模型的动力学行为，包括正平衡解存在的充分条件、不同参数下平衡态系统正分歧解的结构和局部分歧解的稳定性以及解的渐近性和稳定性．所涉及的数学理论包括：上下解方法、比较原理、全局分歧理论、稳定性理论、拓扑度理论等．本文主要有三章内容：第一章是绪论，主要介绍了问题背景、相关工作和本文的内容框架．第二章研究了该模型正平衡解的性质，可分为两部分：第一部分运用极值原理、上下解方法和锥映射不动点指标理论得到正平衡解存在的充分条件；第二部分利用分歧理论给出了平衡态系统在不同参数下，正分歧解的结构，并讨论了局部分歧解的稳定性．第三章研究了该模型解的渐近性和稳定性．运用上下解方法和稳定性理论，考察了平凡解、半平凡解处的渐近性情况和稳定性情况．

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 第二章 一类捕食-食饵模型的共存态
• §2.1 引言
• §2.2 预备知识
• §2.3 正平衡解的存在性分析
• §2.4 平衡态系统的全局分歧及稳定性 #$5
• 2.4.1 以r为参数的情形
• 2.4.2 以α为参数的情形
• 第三章 一类捕食-食饵模型解的渐近性和稳定性
• §3.1 引言及预备知识
• §3.2 平凡解、半平凡解处的渐近性
• §3.3 平凡解、半平凡解的稳定性
• 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果