Все выпуски

Предложена математическая модель динамики популяций хищника и жертвы в виде гибридной динамической системы, состоящей из двух двумерных систем, переключающихся между собой. Переключения систем позволяют моделировать особый режим убежища (refuge), при котором число жертв слишком мало, и хищникам трудно их обнаружить. Исследованы режимы скольжения по методу Филиппова. Проведена регуляризация представленной модели посредством использования двух линий переключения с целью избежать очень частых переключения (chattering) между системами. Для регуляризованной модели найдены предельные множества. Предложен сценарий самоорганизации системы, при котором невозможен неограниченный рост популяций. Проводится исследование чувствительности по отношению к параметру, задающему линии переключения. Важным результатом исследования является то, что при достаточно малом изменении линий переключения качественное поведение системы сохраняется.

A mathematical model of the dynamics of the predator and prey populations in the form of a hybrid dynamical system consisting of two two-dimensional systems switching between each other is proposed. Switching of the systems allows us to reproduce a special refuge-regime when the prey number is very small and predators have complications to find preys. The sliding modes are studied using Filippov approach. Regularization of the system by using two switching lines to avoid chattering is provided. For the regularized model the limit sets are established. A scenario of the system self-organization preventing the unbounded populations' growth is proposed. A sensitivity study is carried out with respect to a parameter defining the switching lines. An important result of the research is that sufficiently small changing of the switching lines does not change the qualitative behavior of the system.

В статье исследуется нелинейная модель репродуктивной активности популяции, реализованная в форме гибридного автомата в среде автоматизации моделирования на основе представлений о скачкообразных изменениях в развитии организмов. Разработана математическая модель, описывающая явление «сглаженного» максимума для графика по данным о воспроизводстве популяции Acipenser guldenstaedtii. Исследование модели предсказывает существование циклических изменений численности популяции в условиях неопределяющей роли промыслового воздействия.

Author analyzed new nonlinear mathematical model of population reproductive performance based on differential equation with discontinuous right-hand member. Model is implemented in form of hybrid automaton. Also the mathematical interpretation of deformation recruitment curves for sturgeon population Acipenser guldenstaedtii was developed. Research of the model predicts existence of cyclical fluctuations of a population in conditions of not a fishing main role.