色交叉关联噪声作用下集合种群的稳定性和平均灭绝时间

王康康; 刘先斌; 杨建华

doi:10.7498/aps.62.100502

摘要

在Levins模型的基础上研究了色交叉关联噪声对集合种群稳定性的影响, 应用Fokker-Plank方程得到了系统的稳态概率密度函数, 运用最快下降法得到了平均灭绝时间的解析式. 结果表明: 两噪声色关联时, 加性噪声强度和乘性噪声强度均弱化集合种群的稳定性; 噪声关联强度强化集合种群的稳定性. 两噪声之间负关联时, 平均灭绝时间是加性噪声强度和乘性噪声强度的减函数, 是噪声关联时间的增函数; 两噪声之间正关联时, 平均灭绝时间是加性噪声强度和噪声关联时间乘性噪声强度的减函数, 是乘性噪声强度的非单调函数.

关键词:

Abstract

In this paper, the stability for a metapopulation system driven by colored cross-correlated noises is investigated based on the Levins model. The stationary probability distribution and the explicit expression of the mean extinction time are derived according to the Fokker-Planck equation. Numerical results show that in the case of colored correlation between two noises, the addictive noise and the multiplicative noise intensity weaken the stability of metapopulation, and the correlation strength enhances the stability of metapopulation. If the correlation strength between the two noises is negative, the mean extinction time is a decreasing function of intensities of the two noises, but a increasing function of correlation time; if the correlation strength between the two noises is positive, then the mean extinction time is a decreasing function of addictive noise intensity and correlation time, but a non-monotonic function of multiplicative noise intensity.

Keywords:

作者及机构信息

1.
南京航空航天大学, 机械结构力学与控制国家重点实验室, 南京 210016;

2.
江苏科技大学数理学院, 镇江 212003;

3.
中国矿业大学机电学院, 徐州 212013

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11072107, 91016022, 11232007) 资助的课题.

Authors and contacts

1.
State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China;

2.
School of Mathematics and Physics, Jiangsu University of Science and Technology, Zhenjiang 212003, China;

3.
School of Mechatronic and Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11072107, 91016022, 11232007).

参考文献

[1]	Levins R 1998 Bull. Entomol. Soc. Am. 15 237
[2]	Levins R 1970 Lect. Notes. Math. 2 75
[3]	Gilpin M E, Hanski I 1991 Metapopulation Dynamics (London Academic Press) p366
[4]	Hanski I, Pakkala T, Kuussaari M 1995 Oikos 72 21
[5]	Moilanen A, Hanski I 1998 Ecology 79 2503
[6]	Hastings A, Harrison S 1994 Ann. Rev. Ecol. Syst. 25 167
[7]	Harrison S 1991 Biol. J. Linn. Soc. 42 73
[8]	Jia Y, Zhang X P, Hu X M, Li J R 2001 Phys. Rev. E 63 031107
[9]	Wei X Q, Cao L, Wu D J 1995 Phys. Lett. A 207 338
[10]	Mei D C, Xie G Z, Cao L, Wu D J 1999 Phys. Rev. E 59 3880
[11]	Wang C J 2012 Acta Phys. Sin. 61 010503 (in Chinese) [王参军 2012 物理学报 61 010503]
[12]	Wang C J, Li J C, Mei D C 2012 Acta Phys. Sin. 61 120506 (in Chinese) [王参军, 李江成, 梅冬成 2012 物理学报 61 120506]
[13]	Ai B Q, Wang X J, Liu G T, Liu L G 2003 Phys. Rev. E 67 22903
[14]	Cai J C, Wang C J, Mei D C 2007 Chin. Phys. Lett. 24 1162
[15]	Mei D C, Xie G Z, Zhang L 2004 Eur. Phys. Lett. B 41 107
[16]	Jia Y, Li J R 1997 Phys. Rev. Lett. 78 994
[17]	Yang J H, Liu X B 2010 Acta Phys. Sin. 59 3727 (in Chinese) [杨建华, 刘先斌 2010 物理学报 59 3727]
[18]	Zhang L Y, Cao L, Wu D J 2002 Chin. Phys. Lett. 11 353
[19]	Cao L, Wu D J 1999 Phys. Lett. A 260 127
[20]	Li J C, Mei D C 2008 Acta Phys. Sin. 57 6792 (in Chinese) [李江成, 梅冬成 2008 物理学报 57 6792]

施引文献

[1]	Levins R 1998 Bull. Entomol. Soc. Am. 15 237
[2]	Levins R 1970 Lect. Notes. Math. 2 75
[3]	Gilpin M E, Hanski I 1991 Metapopulation Dynamics (London Academic Press) p366
[4]	Hanski I, Pakkala T, Kuussaari M 1995 Oikos 72 21
[5]	Moilanen A, Hanski I 1998 Ecology 79 2503
[6]	Hastings A, Harrison S 1994 Ann. Rev. Ecol. Syst. 25 167
[7]	Harrison S 1991 Biol. J. Linn. Soc. 42 73
[8]	Jia Y, Zhang X P, Hu X M, Li J R 2001 Phys. Rev. E 63 031107
[9]	Wei X Q, Cao L, Wu D J 1995 Phys. Lett. A 207 338
[10]	Mei D C, Xie G Z, Cao L, Wu D J 1999 Phys. Rev. E 59 3880
[11]	Wang C J 2012 Acta Phys. Sin. 61 010503 (in Chinese) [王参军 2012 物理学报 61 010503]
[12]	Wang C J, Li J C, Mei D C 2012 Acta Phys. Sin. 61 120506 (in Chinese) [王参军, 李江成, 梅冬成 2012 物理学报 61 120506]
[13]	Ai B Q, Wang X J, Liu G T, Liu L G 2003 Phys. Rev. E 67 22903
[14]	Cai J C, Wang C J, Mei D C 2007 Chin. Phys. Lett. 24 1162
[15]	Mei D C, Xie G Z, Zhang L 2004 Eur. Phys. Lett. B 41 107
[16]	Jia Y, Li J R 1997 Phys. Rev. Lett. 78 994
[17]	Yang J H, Liu X B 2010 Acta Phys. Sin. 59 3727 (in Chinese) [杨建华, 刘先斌 2010 物理学报 59 3727]
[18]	Zhang L Y, Cao L, Wu D J 2002 Chin. Phys. Lett. 11 353
[19]	Cao L, Wu D J 1999 Phys. Lett. A 260 127
[20]	Li J C, Mei D C 2008 Acta Phys. Sin. 57 6792 (in Chinese) [李江成, 梅冬成 2008 物理学报 57 6792]

[1]	张照威, 王燕云, 樊海明, 经光银. 表面纳米气泡的稳定性机制. 物理学报, 2025, 74(16): . doi: 10.7498/aps.74.20250521
[2]	雷照康, 武耀蓉, 黄晨阳, 莫润阳, 沈壮志, 王成会, 郭建中, 林书玉. 驻波场中环状空化泡聚集结构的稳定性分析. 物理学报, 2024, 73(8): 084301. doi: 10.7498/aps.73.20231956
[3]	唐娜, 杨雪滢, 宋琳, 张娟, 李晓霖, 周志坤, 石玉仁. 三体相互作用下准一维玻色-爱因斯坦凝聚体中的带隙孤子及其稳定性. 物理学报, 2020, 69(1): 010301. doi: 10.7498/aps.69.20191278
[4]	王超, 刘骋远, 胡元萍, 刘志宏, 马建峰. 社交网络中信息传播的稳定性研究. 物理学报, 2014, 63(18): 180501. doi: 10.7498/aps.63.180501
[5]	李秀平, 王善进, 陈琼, 罗诗裕. 参数激励与晶体摆动场辐射的稳定性. 物理学报, 2013, 62(22): 224102. doi: 10.7498/aps.62.224102
[6]	张娟, 周志刚, 石玉仁, 杨红娟, 段文山. 修正KP方程及其孤波解的稳定性. 物理学报, 2012, 61(13): 130401. doi: 10.7498/aps.61.130401
[7]	张希, 包伯成, 王金平, 马正华, 许建平. 固定关断时间控制Buck变换器输出电容等效串联电阻的稳定性分析. 物理学报, 2012, 61(16): 160503. doi: 10.7498/aps.61.160503
[8]	王参军, 李江城, 梅冬成. 噪声对集合种群稳定性的影响. 物理学报, 2012, 61(12): 120506. doi: 10.7498/aps.61.120506
[9]	杨建华, 刘先斌. 色交叉关联噪声作用下癌细胞增长系统的平均首通时间. 物理学报, 2010, 59(6): 3727-3732. doi: 10.7498/aps.59.3727
[10]	王晓娟, 龚志强, 周磊, 支蓉. 温度关联网络稳定性分析Ⅰ——极端事件的影响. 物理学报, 2009, 58(9): 6651-6658. doi: 10.7498/aps.58.6651
[11]	王作雷. 一类简化Lang-Kobayashi方程的Hopf分岔及其稳定性. 物理学报, 2008, 57(8): 4771-4776. doi: 10.7498/aps.57.4771
[12]	王晓秋, 王保林. 嵌入La和Gd原子的Si24笼团簇的稳定性. 物理学报, 2008, 57(10): 6259-6264. doi: 10.7498/aps.57.6259
[13]	欧阳玉, 彭景翠, 王慧, 易双萍. 碳纳米管的稳定性研究. 物理学报, 2008, 57(1): 615-620. doi: 10.7498/aps.57.615
[14]	王参军, 梅冬成. 色交叉关联噪声对基因转录调节系统的影响. 物理学报, 2008, 57(7): 3983-3988. doi: 10.7498/aps.57.3983
[15]	李江城, 梅冬成. 集合种群的延时效应. 物理学报, 2008, 57(11): 6792-6798. doi: 10.7498/aps.57.6792
[16]	邹继军, 常本康, 杨智, 高频, 乔建良, 曾一平. GaAs光电阴极在不同强度光照下的稳定性. 物理学报, 2007, 56(10): 6109-6113. doi: 10.7498/aps.56.6109
[17]	李娟, 吴春亚, 赵淑云, 刘建平, 孟志国, 熊绍珍, 张芳. 微晶硅薄膜晶体管稳定性研究. 物理学报, 2006, 55(12): 6612-6616. doi: 10.7498/aps.55.6612
[18]	王岩, 韩晓艳, 任慧志, 侯国付, 郭群超, 朱锋, 张德坤, 孙建, 薛俊明, 赵颖, 耿新华. 相变域硅薄膜材料的光稳定性. 物理学报, 2006, 55(2): 947-951. doi: 10.7498/aps.55.947
[19]	张凯, 冯俊. 相对论Birkhoff系统的对称性与稳定性. 物理学报, 2005, 54(7): 2985-2989. doi: 10.7498/aps.54.2985
[20]	欧阳世根, 江德生, 佘卫龙. 复色光伏孤子的稳定性. 物理学报, 2004, 53(9): 3033-3041. doi: 10.7498/aps.53.3033

计量

文章访问数: 6987
PDF下载量: 514
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板