非线性的动力学模型的java模拟,有人有兴趣么

大苹果 2008-06-22 00:43:28   来自: 大苹果 (上海)

  
    1925年,洛特卡和沃尔特拉提出了一个非线性的动力学模型。模型的每一个状态由捕食鱼类的数目和被捕食鱼类的数目来决定。于是,模型的态空间就由一个两维欧几里得平面来代表,其坐标分别是捕食鱼类和被捕食鱼类。对两群体的长时间观察结果,在平面上描出虚线。出生和死亡以整数形式改变着坐标,每次改变一点。为了运用连续的动力学,虚线必须理想化成连续曲线。
    态空间的矢量场可以大致地用4个区域来描述(图3.11a)。在区域A 中,两个群体都相对较小,捕食鱼类由于被捕食鱼类的缺乏而减少,而被捕食鱼类则由于捕食鱼类较少而增加。这种习惯趋势作为受约束的速度矢量,在图中示意为带箭头的曲线。在区域B中,被捕食鱼类较多,捕食鱼类较少。当被捕食鱼类较多和捕食鱼类较少时,两种种群都增长。这用矢量示意在区域B中的矢量来示意。在区域C中,两个群体都相对较大。捕食鱼类因食物充分而增加,而被捕食鱼群则减少。这种趋势用区域C中的矢量来示意。在区域D中,被捕食鱼类不多而捕食鱼类较多。两个群体都在减少。这种趋势用矢量示意在区域D中。这种系统的相图可以用封闭的轨迹形象地表示出来,因为此种变动趋向于循环。
    在图3.11b中,相图是一组围绕着一个中心平衡点的封闭轨迹。正如动力学系统理论告诉我们长期可期待的是什么,相图可使生态学家知道两个群体从长远看会发生什么。捕食鱼类和被捕食鱼类的起始群体都将周期地再现。
    如果将某种生态摩擦加进模型中,中心就将成为一个点吸引子。这将是一个静止平衡态的生态系统模型(图3.11c)。对此模型进行另一种(但是可能更现实的)修订,导致了如图3.11d的相图,只有一个周期轨迹。
    
    从分析的观点看,群体的演化受群体大小的变化率的方程所支配。显然,群体中个体的数目按照其生长率减去其死亡率而变化。进一步的参量必须考虑到有限的食物供给或食物源的耗尽。群体的生活条件有若干种,这些都必须在模型中加以考虑。如果不同的物种以不同的食物为生,不发生相互作用,那么它们就可以共存。
    如果不同的物种在类似的条件中生活,那么食物供给的交叠就必须在群体的演化方程中加以考虑。如果把食物随时间的变化略而不计,那么就极大地减少了复杂性。所形成的演化方程达到稳定构型时,允许有几种共存方案。
    在生物学上,稳定态相应的生态生境对于物种的生存是重要的。由洛特卡-沃尔特拉方程实现的两个群体的捕食者-被捕食者关系,表现为图3.11 中的相图。自然界的一种特殊的合作形式是两个物种的共生。用演化方程为某种共生建立模型时,必须要考虑到,一种物种的增加率也依赖于另一种物种的存在。
   





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