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        具有HollingⅣ型功能性反應(yīng)的非自治三種群食物鏈模型的周期解

        2012-12-27 03:50:40斌,王
        關(guān)鍵詞:楊斌東北師范大學(xué)食物鏈

        楊 斌,王 靜

        (1.吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,吉林吉林 132021;2.東北師范大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院,吉林長(zhǎng)春 130024)

        具有HollingⅣ型功能性反應(yīng)的非自治三種群食物鏈模型的周期解

        楊 斌1,2,王 靜2

        (1.吉林電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,吉林吉林 132021;2.東北師范大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院,吉林長(zhǎng)春 130024)

        研究了具有HollingⅣ型功能性反應(yīng)的非自治三種群食物鏈模型,利用重合度理論中的延拓定理在周期的情況下獲得了系統(tǒng)正周期解存在的充分條件.

        食物鏈模型;HollingⅣ型功能性反應(yīng);正周期解;重合度

        1 預(yù)備知識(shí)

        在食物鏈模型中,經(jīng)常應(yīng)用捕食功能反應(yīng)來(lái)描述食餌種群與捕食者種群之間的營(yíng)養(yǎng)水平的轉(zhuǎn)移.一些學(xué)者對(duì)具有單調(diào)性功能性反應(yīng)的食物鏈模型進(jìn)行了探討.但實(shí)際中,許多生物種群之間的營(yíng)養(yǎng)水平轉(zhuǎn)移并不具有單調(diào)性[1-3],因此本文研究具有HollingⅣ型功能性反應(yīng)的非自治三種群食物鏈模型,其中HollingⅣ型功能性反應(yīng)是一個(gè)非單調(diào)的反應(yīng)函數(shù).考慮下面的模型:

        其中:x i(i=1,2,3)表示t時(shí)刻種群密度,x1被x2捕食,x2被x3捕食;ri(t)表示t時(shí)刻內(nèi)稟增長(zhǎng)率;d i(t)(i=1,2,3)表示t時(shí)刻種群內(nèi)作用系數(shù);mij(t)表示t時(shí)刻種群間相互作用,i,j=1,2,3且i≠j.這是一個(gè)三種群食物鏈模型.

        本文利用重合度理論在周期的情況下得到了系統(tǒng)(1)正周期解存在的充分條件.

        2 周期解

        其中g(shù)是一個(gè)正的ω周期函數(shù),即g(t+ω)=g(t).

        假設(shè)系統(tǒng)(1)中的所有參數(shù)都是正的ω周期的,

        為Z中的閉子集,且dim kerL=3=co dim ImL,故L是指標(biāo)為零的Fredholm映射.易知P,Q是連續(xù)投影算子,且ImP=KerL,KerQ=ImL=Im(I-Q),因此L的逆映射K P:ImL→KerP∩DomL存在,且

        [1]王靜,王克.具有年齡結(jié)構(gòu)的單種群模型單一捕獲的優(yōu)化問(wèn)題[J].東北師大學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2003,35(2):1-6.

        [2]王育全,劉來(lái)福.具有Monod-Haldane功能反應(yīng)的一類(lèi)食物鏈模型的動(dòng)力學(xué)行為[J].數(shù)學(xué)物理學(xué)報(bào),2007,27A(1):79-89.

        [3]溫紹雄,范猛.具有Hassell-Varley型功能性反應(yīng)的捕食者-食餌系統(tǒng)周期解的存在性[J].東北師大學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2011,43(1):10-15.

        [4]楊斌.具有Monod-Haldane功能性反應(yīng)的非自治三種群食物鏈模型的動(dòng)力學(xué)行為[D].長(zhǎng)春:東北師范大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院,2009.

        [5]GAINES R E,MAWHIN J L.Coincidence degree snd nonlinear differential equations[M].Berlin,Heidelberg,New York:Springer-Verlarg,1977:26.

        [6]NARBALAT I.Systemes d'equations differential d'oscillations nonlinearies[J].Rev Ronmaine Math Pures Appl,1959,4:267-270.

        Periodic solution of a nonautonomous three-species food-chain model with the HollingⅣfunctional reponse

        YANG Bin1,2,WANG Jing2

        (1.Jilin Technology College of Electronic Information,Jilin 132021,China;2.School of Mathematics and Statistics,Northeast Normal University,Changchun 130024,China)

        A non-autonomous three-species food-chain model with the HollingⅣfunctional response is proposed in this paper.The condition for existence of a periodic solution for periodic case is obtained by using the continuation theorem of coincidence degree.

        food-chain model;HollingⅣfunctional response;periodic solution;coincidence degree

        O 175.14

        110·34

        A

        1000-1832(2012)01-0010-06

        2010-11-05

        國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(10971022);教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃資助項(xiàng)目(08-0755);中央高?;究蒲袠I(yè)

        務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(10JCXK003).

        楊斌(1982—)女,碩士,講師;通訊作者:王靜(1972—)女,博士,副教授,主要從事微分方程及生物數(shù)學(xué)研究.

        陶 理)

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