Problema crítico de dominio para el modelo de ecuación de reacción-telegrafía de dinámica de poblaciones
Autores: Alharbi, Weam; Petrovskii, Sergei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Problema crítico de dominio para el modelo de ecuación de reacción-telegrafía de dinámica de poblaciones
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Ecuación de telegrafía
Dinámica de poblaciones
Fragmentación del hábitat
Supervivencia de especies
Ecuación de reacción-telegrafía
Tamaño crítico del dominio
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
Una ecuación de telégrafo se considera un modelo apropiado de dinámica de poblaciones ya que tiene en cuenta la persistencia direccional del movimiento individual de los animales. Motivados por el problema de la fragmentación del hábitat, conocido por ser una gran amenaza para la biodiversidad que causa la extinción de especies a nivel mundial, consideramos la ecuación de reacción-telegrafo (es decir, la ecuación de telegrafo combinada con el crecimiento poblacional) en un dominio acotado con el objetivo de establecer las condiciones de supervivencia de las especies. Primero mostramos analíticamente que, en el caso de crecimiento lineal, la expresión para el tamaño crítico del dominio coincide con el tamaño crítico del modelo de reacción-difusión correspondiente. Luego consideramos dos casos biológicamente relevantes de crecimiento no lineal, es decir, el crecimiento logístico y el crecimiento con un efecto Allee fuerte. Mediante extensas simulaciones numéricas, demostramos que en ambos casos el tamaño crítico del dominio de la ecuación de reacción-telegrafo es mayor que el tamaño crítico del dominio de la ecuación de reacción-difusión. Finalmente, discutimos posibles modificaciones del modelo para mejorar la positividad de sus soluciones.
Descripción
Una ecuación de telégrafo se considera un modelo apropiado de dinámica de poblaciones ya que tiene en cuenta la persistencia direccional del movimiento individual de los animales. Motivados por el problema de la fragmentación del hábitat, conocido por ser una gran amenaza para la biodiversidad que causa la extinción de especies a nivel mundial, consideramos la ecuación de reacción-telegrafo (es decir, la ecuación de telegrafo combinada con el crecimiento poblacional) en un dominio acotado con el objetivo de establecer las condiciones de supervivencia de las especies. Primero mostramos analíticamente que, en el caso de crecimiento lineal, la expresión para el tamaño crítico del dominio coincide con el tamaño crítico del modelo de reacción-difusión correspondiente. Luego consideramos dos casos biológicamente relevantes de crecimiento no lineal, es decir, el crecimiento logístico y el crecimiento con un efecto Allee fuerte. Mediante extensas simulaciones numéricas, demostramos que en ambos casos el tamaño crítico del dominio de la ecuación de reacción-telegrafo es mayor que el tamaño crítico del dominio de la ecuación de reacción-difusión. Finalmente, discutimos posibles modificaciones del modelo para mejorar la positividad de sus soluciones.