当前位置: 代码迷 >> 综合 >> 种群竞争模型 --- (Lotka-Volterra模型) Logistic回归
  详细解决方案

种群竞争模型 --- (Lotka-Volterra模型) Logistic回归

热度:79   发布时间:2024-02-06 02:46:53.0

模型背景

当两个种群为争夺同一食物来源和生存空间相互竞争时,常见的结局是,竞争力弱的灭绝, 竞争力强的达到环境容许的最大容量。
使用种群竞争模型可以描述两个种群相互竞争的过程,分析产生各种结局的条件。

假设有甲乙两个种群,用以下参数表示两个种群之间的关系:

  甲 乙
种群数量 x(t) y(t)
环境容纳量 n1 n2
种群增长率 r1 r2

按照Logistic规律有以下关系:

                     
其中:可以理解为已经利用了的空间,则可以理解为尚未利用的空间。


当两个物种竞争或者利用同一空间时,“已利用空间项”还应该加上N2种群对空间的占用。则:

              
其中,s1:物种2对物种1的竞争系数,即每个n2个体所占用的空间相当于s1个n1个体所占用空间。
则有,s2:物种1对物种2的竞争系数,即每个n1个体所占用的空间相当于s2个n2个体所占用空间。

当甲种群的环境容纳量为n1时,甲种群中每个个体对自身种群的增长具有抑制作用为
同理,乙种群中每个个体对自身种群得增长具有抑制作用为

由(1)(2)两式以及s1,s2可得:

乙种群每个个体对甲种群的影响为:

甲种群每个个体对乙种群的影响为:

因此可得,当乙物种可以抑制甲物种时,乙对甲的影响>乙对自身的影响,即;整体后得:

同理有:

乙不能抑制甲:

甲能抑制乙:;整理后得:

甲不能抑制乙:

于是在竞争过程中,由于n1,n2(环境容纳量)以及s1,s2(竞争系数)的数值不同,会产生如下四种结果:

  甲能抑制乙 甲不能抑制乙
乙能抑制甲 甲乙都有可能得胜 乙得胜
乙不能抑制甲 甲得胜

甲乙都不能抑制对方

(稳定平衡)

乙得胜:当乙种群密度达到了  ,甲种群密度就不会再增长。

甲得胜:当甲种群密度达到了  ,乙种群密度就不会再增长。

甲乙都有可能获胜:虽然存在一个平衡点,但是很不稳定,只要自然条件的微小波动造成偏离平衡点,那么其中占优的一方就会最终取得生存竞争的胜利。

甲乙都不能抑制对方:最终会趋于甲乙两个种群的数量都不发生变化,即:

满足(1)(2)即为种群平衡点。