Моделирование резких изменений популяционной динамики с двумя пороговыми состояниями

Abstract

Решается задача моделирования вспышки численности биологического вида, которая начинается с достижения особого нетривиального состояния динамической системы. Популяционный процесс разбивается на последовательность отличающихся одна от другой стадий. Модель имитирует эффект самопроизвольного перехода от слабых флуктуаций через максимизацию репродуктивной эффективности к превышению экологической емкости среды с последующей фазой быстрого спонтанного затухания процесса. Для описания перехода между заключительными стадиями вспышки используется метод контролируемой функциональной реализации метаморфозов поведения траектории. Оригинальный вычислительный аппарат на основе дискретно-непрерывной структуры времени с предикативными конструкциями позволяет применять сценарный подход к оценке развития экологических ситуаций. Значимость результатов обоснована анализом сведений о вспышках мелких насекомых вредителей, питающихся на ограниченном числе пригодных растений и способных при определенных условиях выходить из-под контроля паразитических наездников.

Моделюється спалах чисельності біологічного виду, який починається з досягнення особливого нетривіального стану динамічної системи. Популяційний процес розбивається на послідовність стадій, які відрізняються. Модель імітує ефект мимовільного переходу від слабких флуктуацій через максимізацію репродуктивної ефективності до перевищення екологічної ємності середовища з наступною фазою швидкого спонтанного загасання процесу. Для опису переходу між заключними стадіями спалаху використано метод контрольованої функціональної реалізації метаморфозів поведінки траєкторії. Оригінальний обчислювальний апарат на основі дискретно-безперервної структури часу з предикативними конструкціями дозволяє застосовувати сценарний підхід до оцінки розвитку екологічних ситуацій. Значимість результатів обгрунтована аналізом даних про спалахи дрібних комах шкідників, контрольованих паразитичними наїзниками, що вражають обмежене число придатних сільськогосподарських рослин.

The author solves the problem of modeling outbreaks of a species, which begins with the achievement of specific non-trivial state of a dynamic system. Population process is divided into a sequence of substantially different stages. The model simulates the effect of spontaneous transition from weak to acceleration fluctuations of reproductive activity followed by the phase of rapid spontaneous decay. To describe the transition between final stages of the outbreak, the method of controlled functional realization of metamorphoses of trajectory behavior is used. Differential equations are combined with predicative constructions in software environment. The original computational unit based on discrete-continuous time allows us to apply the scenario approach to the assessment of environmental situations. To study such discrete-continuous models, AnyLogic5 computing environment with support for language Java are used, where the developer can enter your own data types as interfaces.