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La dinámica más probable de la especie única con efecto Allee bajo ruido de difusión de salto

Autores: Abebe, Almaz T.; Yuan, Shenglan; Tesfay, Daniel; Brannan, James

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

La dinámica más probable de la especie única con efecto Allee bajo ruido de difusión de salto


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Matemáticas generales

Palabras clave

Posible retrato de fase
Modelo estocástico
Efecto Allee
Ecuación de Fokker-Planck no local
Extinción
Equilibrio estable

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 22

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Exploramos el retrato de fase más probable (MPPP) de un modelo estocástico de una sola especie que incorpora el efecto Allee mediante la utilización de la ecuación de Fokker-Planck no local (FPE). Este modelo estocástico incorpora fuentes de ruido no gaussiano y gaussiano. Tiene tres puntos fijos en el caso determinista. Uno de ellos es el estado inestable, que se encuentra entre los dos equilibrios estables. Nuestro enfoque principal es dilucidar las trayectorias de transición desde la extinción hasta el estado estable superior en este modelo de una sola especie, particularmente bajo la influencia del ruido de difusión de salto. Esto nos ayuda a estudiar el comportamiento biológico de las especies. La identificación del camino más probable se basa en la resolución de la FPE no local adaptada a la dinámica poblacional del modelo de una sola especie. Esto nos permite señalar el estado de equilibrio estable máximo posible correspondiente. Además, derivamos la función de Onsager-Machlup para el modelo estocástico y la utilizamos para determinar los caminos más probables correspondientes. Las simulaciones numéricas manifiestan tres ideas clave: (i) cuando hay ruido no gaussiano presente en el sistema, el pico de la función de densidad estacionaria se alinea con el estado de equilibrio estable más probable; (ii) si el valor inicial aumenta desde la extinción hasta el estado estable superior, entonces la trayectoria más probable converge hacia el estado de equilibrio máximo probable, situado aproximadamente entre 9 y 10; y (iii) los caminos más probables muestran un ascenso rápido hacia el estado estable, luego mantienen un nivel constante, acercándose gradualmente al equilibrio estable superior a medida que avanza el tiempo. Estos hallazgos numéricos allanan el camino para investigaciones experimentales adicionales con el objetivo de profundizar nuestra comprensión de los sistemas dinámicos en el contexto de la modelización biológica.

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