Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Từ phức tạp đến trật tự: tác động của hành vi chống ăn thịt đến mô hình săn mồi nội bộ hỗn loạn và không hỗn loạn
Tóm tắt
Các mạng lưới thức ăn gồm ba loài trở lên thể hiện sự động thái rất phức tạp trong các hệ sinh thái, chủ yếu phụ thuộc vào các đặc điểm khác nhau của con mồi và động vật ăn thịt. Trong sự hiện diện của động vật ăn thịt, con mồi đã chọn các chiến lược tối ưu để tránh bị ăn thịt và tăng cường khả năng sinh tồn của mình. Hành vi chống ăn thịt của con mồi đối với nỗi sợ của động vật ăn thịt có tiềm năng thay đổi động thái định tính của các hệ thống mạng lưới thức ăn. Trong nghiên cứu hiện tại, chúng tôi chứng minh tác động của nỗi sợ đồng thời mà hai động vật ăn thịt gây ra theo hai hướng trong một mô hình mạng lưới thức ăn săn mồi nội bộ đơn giản ở ba bậc (IGP) khi IGP có trạng thái ổn định điểm và trạng thái động lực học hỗn loạn trong sự vắng mặt của nỗi sợ. Hành vi chống ăn thịt của con mồi đối với nỗi sợ của động vật ăn thịt dẫn hệ thống hỗn loạn đến trạng thái ổn định điểm và tăng cường khả năng đồng tồn tại. Chúng tôi đã tiến hành các hiện tượng toán học tổng quát như phân tích cân bằng, ổn định và khả năng tồn tại. Chúng tôi cũng đã xác minh sự ổn định bằng tiêu chí Routh Hurwitz. Qua biểu đồ phân kỳ một tham số và hai tham số, chúng tôi kết luận rằng nỗi sợ làm tăng cường độ ổn định. Các mô phỏng số của chúng tôi cho thấy nỗi sợ của mesopredator ổn định hệ thống trong khi nỗi sợ của động vật ăn thịt hàng đầu có khả năng làm giảm hỗn loạn.
Từ khóa
#mạng lưới thức ăn #hành vi chống ăn thịt #động lực học hỗn loạn #săn mồi nội bộ #ổn định hệ thốngTài liệu tham khảo
Turchin, P.: Complex population dynamics. A Theoretical/Empirical Synthesis, Monographs in Population Biology, Princeton University Press, USA (2003)
McCann, K., Yodzis, P.: Biological conditions for chaos in a three-species food chain. Ecology 75, 561–564 (1994a)
Hastings, A.: Powell, T., : Chaos in a three-species food chain. Ecology 72(3), 896–903 (1991)
Lawrence, P.: Differential Equations and Dynamical Systems. Springer, New York (2000)
Polis, G.A., Holt, R.D.: Intraguild predation:The dynamics of complex trophic interactions. Trends. Ecol. Evol. 7(5), 151–154 (1992). https://doi.org/10.1016/0169-5347(92)90208-S
Holt, R.D., Polis, G.A.: A theoretical framework for intraguild predation. Am. Nat. 149, 745–764 (1997)
Priyadarshi, A., Gakkhar, S.: Dynamics of Leslie-Gower type generalist predator in a tri-trophic food web system. Commun. Nonlinear Sci. Num. Simul. 18(11), 3202–3218 (2013)
Křivan, V.: Behavioral refuges and predator-prey coexistence. J. Theor. Biol. 339, 112–121 (2013). https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2012.12.0162013
Wang, X., Zou, X.: Modeling the fear effect in predator-prey interactions with adaptive avoidance of predators. Bull. Math. Biol. 79(6), 1325–1359 (2017)
Zanette, L.Y., White, A.F., Allen, M.C., Clinchy, M.: Perceived predation risk reduces the number of offspring songbirds produce per year. Science 334, 1398–1401 (2011)
Ripple, W.J., Estes, J.A., Beschta, R.L., Wilmers, C.C., Ritchie, E.G., Hebblewhite, M., Berger, J., Elmhagen, B., Letnic, M., Nelson, M.P., Schmitz, O.J., Smith, D.W., Wallach, A.D., Wirsing, A.J.: Status and ecological effects of the world. Larg. Carniv. 343(6167), 1241484 (2014). https://doi.org/10.1126/science.1241484
Suraci, J.P., Clinchy, M., Dill, L.M., Roberts, D., Zanette, L.Y.: Fear of large carnivores causes a trophic cascade. Nat. Commun. 7, 10698 (2016). https://doi.org/10.1038/ncomms10698
Wang, X., Zanette, L.Y., Zou, X.: Modelling the fear effect in predator-prey interactions. J. Math. Biol. 73(5), 1179–1204 (2016)
Creel, S., Christianson, D., Liley, S., Winnie, J.A.: Predation risk affects reproductive physiology and demography of elk. Science 315, 960 (2007)
Creel, S., Christianson, D.: Relationships between direct predation and risk effects. Trends Ecol. Evol. 23(4), 194–201 (2008)
Cresswell, W.: Predation in bird populations. J. Ornithol. 152(1), 251–263 (2011)
Peacor, S.D., Peckarsky, B.L., Trussell, G.C., Vonesh, J.R.: Costs of predator-induced henotypic plasticity:a graphical model for predicting the contribution of nonconsumptive and consumptive effects ofpredators on prey. Oecologia 171, 1–10 (2013)
Preisser, E.L., Bolnick, D.I.: The many faces of fear: comparing the pathways and impacts of nonconsumptive predator effects on prey populations. PLoS One 3(6), e2465 (2008)
Wirsing, A.J., Ripple, W.J.: A comparison of shark and wolf research reveals similar behavioral responses by prey. Front. Ecol. Environ. 9(6), 335–341 (2011)
Creel, S., Winnie Jr., J.A., Maxwell, B., Hamlin, K., Creel, M.: Elk alter habitat selection as an antipredator response to wolves. Ecology 86(12), 3387–3397 (2005)
Creel, S., Jr, Winnie J.A.: Responses of elk herd size to fine-scale spatial and temporal variation in the risk of predation by wolves. Animal Behav. 69, 1181–1189 (2005)
Creel, S., Christianson, D., Liley, S., Winnie, J.A.: Predation risk affects reproductive physiology anddemography of elk. Science 315, 960 (2007)
Ripple, W., Beschta, R.L.: Wolves and the ecology of fear: Can predation risk structure ecosystems? BioScience 54, 755–766 (2004)
Wirsing, A.J., Heithaus, M.R., Dill, L.M.: Living on the edge: dugongs prefer to forage in microhabitats that allow escape from rather than avoidance of predators. Anim. Behav. 74, 93–101 (2007)
Sheriff, M.J., Krebs, C.J., Boonstra, R.: The sensitive hare: sublethal effects of predator stress on reproduction in snowshoe hares. J. Anim. Ecol. 78(6), 1249–1258 (2009)
Schmitz, O.J., Beckerman, A.P., Brien, K.M.: Behaviorally mediated trophic cascades: effects of predation risk on food web interactions. Ecology 78, 1388–1399 (1997)
Sih, A.: Optimal behavior: can foragers balance two conflicting demands. Science 210, 1041–1043 (1980)
Altendorf, K.B., Laundré, J.W., González, C.A.L., Brown, J.S.: Assessing effects of predation risk on foraging behavior of mule deer. J. Mammal. 82, 430–439 (2001)
Candolin, U.: Reproduction under predation risk and the trade-off between current and future reproduction in the threespine stickleback. Proc. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 265, 1171–1175 (1998)
Wootton, R.: Ecology of Teleost Fishes, vol. 1. Springer Science & Business Media (2012)
Hanazato, T., Fueki, K., Yoshimoto, M.: Fish induced life-history shifts in the ladocerans daphnia and simocephalus: Are they positive or negative responses? J. Plankton Res. 23, 945–951 (2001)
Takeuchi, Y., Wang, W., Nakaoka, S., Iwami, S.: Dynamical adaptation of parental care. Bull. Math. Biol. 71, 931–951 (2009)
Sasmal, S.: Population dynamics with multiple allee effects induced by fear factors- a mathematical study on prey-predator. Appl. Mth. Model. 64, 1–14 (2018)
Pal, S., Pal, N., Samanta, S., Chattopadhyay, J.: Effect of hunting cooperation and fear in a predator-prey model. Ecol. Complex. 39, 100770 (2019)
Pal, S., Majhi, S., Pal, N.: Role of fear in a predator-prey model with Beddington-DeAnglis functional response Z. Naturforschung A 74(05). (2019). https://doi.org/10.1515/znz-2018-0449
Kumar, V., Kumari, N.: Controlling chaos in three species food chain model with fear effect. AIMS Math. 5(2), 828–842 (2019). https://doi.org/10.3934/math.2020056
Panday, P., Pal, N., Samanta, S., Chattopadhyay, J.: Stability and bifurcation analysis of a three-species food chain model with fear. Int. J. Bifurc. Chaos 28(01), 1850009 (2018)
Xiao, Y., Chen, L.: Modeling and analysis of a predator prey model with disease in the prey. Math. Biosci. 171, 59–82 (2001)
Hossain, M., Pal, N., Samanta, S., Chattopadhyay, J.: Fear induced stabilization in an intraguild predation model. Int. J. Bifurc. Chaos 30(04), 2050053 (2020). https://doi.org/10.1142/S0218127420500534