3所示。模式形成
在本节中,我们执行广泛的空间扩展的数值模拟模型(
3)gydF4y2Ba在二维空间,这里显示的定性结果。的参数是<我nline-formula>
米米米l:mi>
1米米l:mn>
=米米l:mo>
1.5米米l:mn>
,<我nline-formula>
米米米l:mi>
2米米l:mn>
=米米l:mo>
2米米l:mn>
,<我nline-formula>
问米米l:mi>
2米米l:mn>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
,<我nline-formula>
c米米l:mi>
2米米l:mn>
=米米l:mo>
0.5米米l:mn>
,<我nline-formula>
d米米l:mi>
1米米l:mn>
=米米l:mo>
0.01米米l:mn>
,<我nline-formula>
d米米l:mi>
2米米l:mn>
=米米l:mo>
0.1米米l:mn>
,<我nline-formula>
d米米l:mi>
3米米l:mn>
=米米l:mo>
1米米l:mn>
。模型(
3)gydF4y2Ba是集成最初的二维空间均匀稳定状态;我们开始不稳定统一的解决方案<我nline-formula>
E米米l:mi>
2米米l:mn>
*米米l:mi>
=米米l:mo>
(米米l:mo>
u米米l:mi>
2米米l:mn>
*米米l:mi>
,米米l:mo>
v米米l:mi>
2米米l:mn>
*米米l:mi>
,米米l:mo>
w米米l:mi>
2米米l:mn>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
用小随机扰动叠加;在每一个初始条件,总是一个小振幅的随机扰动<我nline-formula>
(米米l:mo>
±米米l:mo>
5米米l:mn>
×米米l:mo>
1米米l:mn>
0米米l:mn>
- - - - - -米米l:mo>
4米米l:mn>
)米米l:mo>
时间,使用显式欧拉方法与时间的stepsize集成<我nline-formula>
Δ米米l:mi>
t米米l:mi>
=米米l:mo>
0.01米米l:mn>
。我们使用标准的五点近似为零边界条件的拉普拉斯算符和系统大小<我nline-formula>
50米米l:mn>
×米米l:mo>
50米米l:mn>
单位与空间stepsize(晶格常数)<我nline-formula>
h米米l:mi>
=米米l:mo>
Δ米米l:mi>
x米米l:mi>
=米米l:mo>
Δ米米l:mi>
y米米l:mi>
=米米l:mo>
0.25米米l:mn>
,离散<我nline-formula>
x米米l:mi>
→米米l:mo>
(米米l:mo>
x米米l:mi>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
x米米l:mi>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
x米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
x米米l:mi>
200年米米l:mn>
)米米l:mo>
和<我nline-formula>
y米米l:mi>
→米米l:mo>
(米米l:mo>
y米米l:mi>
0米米l:mn>
,米米l:mo>
y米米l:mi>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
y米米l:mi>
j米米l:mi>
,米米l:mo>
…米米l:mo>
,米米l:mo>
y米米l:mi>
200年米米l:mn>
)米米l:mo>
。采取拉普拉斯算符的形式如下:
(16)米米l:mtext>
Δ米米l:mi>
h米米l:mi>
u米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
=米米l:mo>
u米米l:mi>
我米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
u米米l:mi>
我米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
u米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
u米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
1米米l:mn>
n米米l:mi>
- - - - - -米米l:mo>
4米米l:mn>
u米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
h米米l:mi>
2米米l:mn>
。米米l:mo>
的浓度<我nline-formula>
(米米l:mo>
u米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
v米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
w米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
)米米l:mo>
目前<我nline-formula>
(米米l:mo>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
)米米l:mo>
τ米米l:mi>
在网格位置<我nline-formula>
(米米l:mo>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
)米米l:mo>
是由
(17)米米l:mtext>
u米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
=米米l:mo>
u米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
τ米米l:mi>
d米米l:mi>
1米米l:mn>
Δ米米l:mi>
h米米l:mi>
u米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
τ米米l:mi>
f米米l:mi>
1米米l:mn>
(米米l:mo>
u米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
,米米l:mo>
v米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
,米米l:mo>
w米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
)米米l:mo>
,米米l:mo>
v米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
=米米l:mo>
v米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
τ米米l:mi>
d米米l:mi>
2米米l:mn>
Δ米米l:mi>
h米米l:mi>
v米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
τ米米l:mi>
f米米l:mi>
2米米l:mn>
(米米l:mo>
u米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
,米米l:mo>
v米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
,米米l:mo>
w米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
)米米l:mo>
,米米l:mo>
w米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
1米米l:mn>
=米米l:mo>
w米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
τ米米l:mi>
d米米l:mi>
3米米l:mn>
Δ米米l:mi>
h米米l:mi>
w米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
+米米l:mo>
τ米米l:mi>
f米米l:mi>
3米米l:mn>
(米米l:mo>
u米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
,米米l:mo>
v米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
,米米l:mo>
w米米l:mi>
我米米l:mi>
,米米l:mo>
j米米l:mi>
n米米l:mi>
)米米l:mo>
。米米l:mo>
进化过程达到稳态时,我们把一个快照与白色相对应的高价值的猎物<我nline-formula>
u米米l:mi>
而黑色对应低。
gydF4y2Ba数值模拟中,不同类型的动态观察和发现捕食者和猎物的分布总是相同的类型。因此,我们可以限制我们的分析模式形成的分布。在本节中,我们显示分布的猎物<我nline-formula>
u米米l:mi>
为例。
gydF4y2Ba从分岔图在上面的部分(cf,图
1),gydF4y2Ba数值模拟的结果表明,系统动力学的类型是由价值观决定的<我nline-formula>
c米米l:mi>
1米米l:mn>
和<我nline-formula>
问米米l:mi>
1米米l:mn>
。和不同的参数,空间格局的特点成为本质上是不同的<我nline-formula>
c米米l:mi>
1米米l:mn>
超过了分叉曲线依赖<我nline-formula>
问米米l:mi>
1米米l:mn>
。
gydF4y2Ba首先,我们考虑参数的模式形成<我nline-formula>
(米米l:mo>
问米米l:mi>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
c米米l:mi>
1米米l:mn>
)米米l:mo>
位于域II(出口的。,图
1);gydF4y2Ba该地区的纯灵霍普夫稳定不稳定时发生。作为一个例子,我们展示三种典型模式的时间演化<我nline-formula>
问米米l:mi>
1米米l:mn>
=米米l:mo>
0.6米米l:mn>
。设置了参数,可以得出结论:霍普夫分岔的临界值<我nline-formula>
c米米l:mi>
1米米l:mn>
=米米l:mo>
1.81365米米l:mn>
和图灵分岔值<我nline-formula>
c米米l:mi>
1米米l:mn>
=米米l:mo>
2.12057米米l:mn>
。的值<我nline-formula>
c米米l:mi>
1米米l:mn>
我们采用之间<我nline-formula>
1.81365米米l:mn>
和<我nline-formula>
2.12057米米l:mn>
。
gydF4y2Ba作为一个例子,在图
2,gydF4y2Ba我们显示孔的时间演化模式的猎物<我nline-formula>
u米米l:mi>
在0,20000,60000,200000次迭代<我nline-formula>
(米米l:mo>
问米米l:mi>
1米米l:mn>
,米米l:mo>
c米米l:mi>
1米米l:mn>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
(米米l:mo>
0.6,1.84米米l:mn>
)米米l:mo>
。在这种情况下,一个可以看到模型(
1),gydF4y2Ba该模式需要很长时间才能稳定下来,开始均匀状态<我nline-formula>
(米米l:mo>
u米米l:mi>
*米米l:mi>
,米米l:mo>
v米米l:mi>
*米米l:mi>
,米米l:mo>
w米米l:mi>
*米米l:mi>
)米米l:mo>
=米米l:mo>
(米米l:mo>
0.20267,0.15498,0.15498米米l:mn>
)米米l:mo>
(出口的。,图
5(一个)),gydF4y2Ba随机初始分布导致常规孔(出口的形成。,图
2 (d))gydF4y2Ba。这种模式(出口的。,图
2 (d))gydF4y2Ba由黑色(最低的密度<我nline-formula>
u米米l:mi>
白色(最大密度)六边形<我nline-formula>
u米米l:mi>
)背景,孤立的人口密度较低的区域。Baurmann et al。
33)gydF4y2Ba这种模式称为“冷点”和冯Hardenberg et al。
34)gydF4y2Ba称之为“洞。”在这篇文章中,我们采用“洞”。
孔模式的猎物<我nline-formula>
u米米l:mi>
得到模型(
3),
c米米l:mi>
1米米l:mn>
=米米l:mo>
1.84米米l:mn>
和<我nline-formula>
问米米l:mi>
1米米l:mn>
=米米l:mo>
0.6米米l:mn>
。迭代:(a)<我nline-formula>
0米米l:mn>
20000年,(b), (c) 60000年,200000年(d)。