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Estabilidad y bifurcaciones en un modelo de nutrientes-fitoplancton-zooplancton con reciclaje de nutrientes retardado con distribución gamma

Autores: Sterpu, Mihaela; Rocoreanu, Carmen; Efrem, Raluca; Campbell, Sue Ann

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Estabilidad y bifurcaciones en un modelo de nutrientes-fitoplancton-zooplancton con reciclaje de nutrientes retardado con distribución gamma


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Matemáticas generales

Palabras clave

Nutriente
Fitoplancton
Zooplancton
Modelos
Estabilidad
Equilibrio

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 32

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Se analizan dos modelos de nutrientes-fitoplancton-zooplancton (NZP) para un ecosistema cerrado que incorpora un retraso en el reciclaje de nutrientes, obtenidos utilizando la función de distribución gamma con uno o dos grados de libertad. Los modelos están descritos por sistemas de ecuaciones diferenciales ordinarias de cuatro y cinco dimensiones. El propósito de este estudio es investigar cómo el retraso medio de la distribución y los nutrientes totales afectan la estabilidad de las soluciones de equilibrio. La teoría de estabilidad local y la teoría de bifurcación se utilizan para determinar la dinámica a largo plazo de los modelos. Se encuentra que ambos modelos exhiben dinámicas cualitativas comparables. Hay un máximo de tres puntos de equilibrio en cada uno de los dos modelos, y como máximo uno de ellos es localmente asintóticamente estable. El cambio de estabilidad de un equilibrio a otro se produce a través de una bifurcación transcritica. En algunas hipótesis sobre la respuesta funcional, el equilibrio de nutrientes-fitoplancton-zooplancton pierde estabilidad a través de una bifurcación de Hopf supercrítica, causando la aparición de un ciclo límite estable. Se discute la forma en que los resultados son consistentes con investigaciones previas y cómo los extienden. Finalmente, se deducen varias consecuencias relacionadas con la aplicación de los resultados del estudio teórico.

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