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Patrones de Turing inducidos por difusión cruzada en un modelo de cadena trófica tritrófica con respuesta funcional de Crowley-Martin

Autores: Kumari, Nitu; Mohan, Nishith

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2019

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Acceso abierto

Artículo científico
2019

Patrones de Turing inducidos por difusión cruzada en un modelo de cadena trófica tritrófica con respuesta funcional de Crowley-Martin


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Matemáticas generales

Palabras clave

Difusión
Formación de patrones
Sistemas depredador-presa
Difusión cruzada
Cadena tritrófica
Patrones de Turing

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 33

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La difusión ha sido conocida durante mucho tiempo por inducir la formación de patrones en sistemas de depredador-presa. Para ciertos sistemas de interacción presa-depredador, las condiciones de auto-difusión dejan de inducir patrones, es decir, una solución positiva no constante no existe, como se ve en la literatura. Investigamos el efecto de la difusión cruzada en la formación de patrones en un modelo de cadena trófica tritrófica. En el modelo formulado, la presa interactúa con el depredador de nivel medio de acuerdo con la respuesta funcional de Holling Tipo II y el depredador de nivel medio y superior interactúan a través de la respuesta funcional de Crowley-Martin. Demostramos que la solución uniforme estacionaria del sistema es estable en presencia de difusión cuando la difusión cruzada está ausente. Sin embargo, esta solución es inestable en presencia de tanto auto-difusión como difusión cruzada. Utilizando un análisis a priori, mostramos la existencia de un estado estacionario no homogéneo. Demostramos que no existe una solución positiva no constante en presencia de difusión bajo ciertas condiciones, es decir, no ocurre formación de patrones. Sin embargo, la formación de patrones es inducida por la difusión cruzada debido a la existencia de una solución positiva no constante, lo cual se demuestra analíticamente así como numéricamente. Realizamos extensas simulaciones numéricas para entender la formación de patrones de Turing para diferentes valores de coeficientes de auto y cruz difusión del depredador de nivel superior para validar nuestros resultados. Obtuvimos una amplia gama de patrones de Turing inducidos por la difusión cruzada en la población superior, incluyendo patrones florales, laberínticos, puntos calientes, pentagonales y hexagonales de Turing.

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