一类具非线性交错扩散和恐惧效应的捕食-食饵模型的Turing分支和空间模式

研究了一类具非线性交错扩散和恐惧效应的捕食-食饵模型的Turing分支和空间模式。首先,利用线性化方法和特征值理论,研究了仅具有自扩散的系统中一个正平衡点的稳定性;其次,讨论了具有交错扩散的系统中该正平衡点的稳定性;最后,利用数值模拟呈现具有交错扩散的偏微系统的空间模式。研究结果表明:在一定条件下,自扩散不影响正平衡点的局部渐近稳定性,但非线性交错扩散会使正平衡点不稳定,从而产生Turing分支。

具时滞扩散效应的病原体-免疫模型的稳定性及分支

为了了解病原体与免疫细胞相互作用过程中存在的扩散因素与时滞因素对其动力学行为的影响,建立了带有齐次Neumann边界条件的具时滞病原体-免疫反应扩散模型.以病原体与免疫细胞的扩散比率和免疫时滞为参数,通过分析该模型在正稳态解处线性化系统特征根的分布,并利用泛函微分方程分支理论,得到正稳态解经历Turing失稳的充要条件以及经历Hopf分支的条件.利用Matlab数值模拟直观地展示了病原体与宿主免疫在临界点附近经历Turing失稳和Hopf分支的动力学行为,并解释了动力学行为所对应的生物医学意义,为控制病原体生长提供了一定的理论支持.

一类反应扩散系统的Turing不稳定性

研究一类具有常系数扩散项的系统,讨论了系统出现Turing不稳定性的条件.结果表明,在反应项满足一定条件下,只有当扩散系数不同时才可能出现Turing模式.最后,给出了系统发生Turing分支时两个不同扩散系数的临界比值.

植被系统的时空动力学研究进展

植被斑图是干旱半干旱区生态系统的典型特征之一,它能定性地刻画植被在空间上的分布结构,从而可作为生态系统改善和退化的早期指标.本文通过综述植被系统中存在的分支现象来揭示植被斑图的形成机制并提供荒漠化预警信号.首先,利用Hopf分支理论定性地分析植被系统产生空间齐次Hopf分支的条件,解释植被生物量呈现年际周期波动的现象.其次,利用Turing分支理论分析现有的植被模型,揭示植被的空间分布特征以及斑图的形成机制,并且运用多尺度分析方法细化这些斑图的类型以及寻找系统经历斑图相变的参数阈值.最后,当Hopf分支和Turing分支同时发生时,动力系统会经历Turing-Hopf分支.运用反应扩散方程的规范型理论推导Turing-Hopf分支的规范型,再通过柱坐标变换得到振幅方程,分析其动力学性态,进而揭示更复杂的植被时空斑图.

一类传染病模型的振幅方程

针对一类传染病模型,通过稳定性分析给出了Turing失稳条件,在此基础上,利用多重标度分析建立了模型在Turing分支处的振幅方程。这将为研究传染病模型的动力学研究提供参考。