用离散建模框架解释非线性扩散如何影响双稳态种群的命运
摘要：人口生物学中一个核心问题是理解一个种群是存活和繁衍还是灭绝。探索这个问题的一种方法是使用反应扩散方程研究种群动态，其中迁移通常用线性扩散项表示，出生和死亡用双稳态源项表示。虽然线性扩散最常用于研究迁移，但这种方法有一些限制，例如线性扩散模型无法预测明确定义的种群前沿。克服这个问题的一种方法是将常数扩散性$D$推广为密度$C$的非线性扩散性函数$D(C)$，其中$C>0$。虽然已经正式证明$D(C)$的选择会影响双稳态种群的长期存活或灭绝，但仅在经典连续框架中工作使得很难准确理解$D(C)$的选择如何影响生存或灭绝。在这里，我们通过使用一个简单的离散模拟模型来解决这个问题，这个模型很容易解释。离散模型的连续极限是一个非线性反应扩散方程，其中通量包括一个非线性扩散项，源项由强Allee效应双稳态模型给出。我们使用这个直观的离散框架以及对反应扩散连续极限方程的数值解来研究种群的灭绝/存活。这种方法清晰地揭示了与经典线性扩散模型相比，$D(C)$的选择是鼓励还是抑制种群灭绝的。
作者：Yifei Li, Pascal R. Buenzli and Matthew J. Simpson
论文ID：2112.10989
分类：Populations and Evolution
分类简称：q-bio.PE
提交时间：2022-01-10