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弗尔特拉生态方程

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:于是弗尔特拉把食者与食物作为两个群体,研究它们之间的相互作用,从而建立了生态方程。弗尔特拉认为人口的增长率dy/dt与食物的增长率正好相反,因而有式中hxy表示增长率,ky表示死亡率。于是弗尔特拉模型修改成在讨论这种修改过的生态方程以前,我们简单介绍下列有用的数学方法。
弗尔特拉生态方程_人文生态学

第三节 弗尔特拉生态方程

马尔萨斯的人口论方程,只能从原则上说明人口问题的一般情况。于是弗尔特拉把食者与食物作为两个群体,研究它们之间的相互作用,从而建立了生态方程。这组方程在生态学、生物学及社会学中都是有参考价值的数学模型。

设食者人数与食物量各为y与x,食物量的增长率dx/dt随x的增大而增大,又随xy的增大而减小,所以

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式中的a与b都是比例常数。

弗尔特拉认为人口的增长率dy/dt与食物的增长率正好相反,因而有

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式中hxy表示增长率,ky表示死亡率。

用上面的第一方程除第二方程,消去dt,将变量分离,进行积分得到

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此方程表示xy平面上第一象限中的一根封闭曲线,如果常数C选得适当的话(见第4节中的相图)。现在令

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于是我们有下列简单关系式

u=Cv

这能在xy平面上第三象限中以u与v为坐标表示出一根直线。在第二象限中,u是y的函数,其曲线可以是双曲型。在第四象

限中,v是x的函数,其曲线可以是抛物型。

在上述xy平面上的第一象限中,可以按时间的流逝划出很多封闭曲线,它们是由小到大而不相交的。这些曲线如同水波一样向四周扩大,形成周期振荡,代表食者与食物共同向前进行稳定的演化。二群体的这种周期振荡进化,在野外观察中,最明显的就是山猫与北极野兔;对于一般的群体,特别是人口与食物并不能无限期地维持这样的振荡。

食者与食物既不能无限期地繁殖,因此有必要假定各有一个最小值y0与x0,以便讨论二群体在有限数字内的繁殖情况。于是弗尔特拉模型修改成

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在讨论这种修改过的生态方程以前,我们简单介绍下列有用的数学方法。

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