The Influence of Temporal Migration in the Synchronization of Populations

Manica, Vanderlei; Silva, Jacques Aveline Loureiro da

doi:10.5540/tema.2015.016.01.0031

Cited by 3 publications

(5 citation statements)

References 13 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…For example, Figure 6a shows the pattern with concentric circles and only oscillations with a period equal to 3 for ρ = 0.5. However, with the same parameters but a considerably large range of random initial conditions, we observe several types of dynamics of the local population in the models (4) and (5). Figure 6b shows that the solitary states and the small clusters have the chaotic synchronization close to the 3-cycle and by strong bursts (C 3 ), whereas the surrounding subpopulations with weak fluctuations show irregular dynamics in time and space (C 1 ).…”

Section: Complex Spatial Structures Under Random Initial Conditionsmentioning

confidence: 83%

“…Under these random initial conditions, the spatial structures and dynamics of individual elements are still determined by the shape of the subpopulation neighborhoods in models ( 2) or ( 4) and (5). Such initial conditions rarely lead to highly symmetrical patterns, as shown in previous examples.…”

Section: Complex Spatial Structures Under Random Initial Conditionsmentioning

confidence: 84%

“…In this case, the structure of the local population without migratio is completely determined by a single map (a discrete time model). A one-dimensional model, such as a logistic map, a Ricker model, or a Beverton-Holt model, can describe the local dynamics of populations with non-overlapping generations [1][2][3][4][5]. If the local population has an age structure (overlapping generations), then the local dynamics are described by a two-or more dimensional map [6][7][8][9][10].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

Clustering Synchronization in a Model of the 2D Spatio-Temporal Dynamics of an Age-Structured Population with Long-Range Interactions

Кулаков

Frisman

2023

Mathematics

View full text Add to dashboard Cite

The inhomogeneous population distribution appears as various population densities or different types of dynamics in distant sites of the extended habitat and may arise due to, for example, the resettlement features, the internal population structure, and the population dynamics synchronization mechanisms between adjacent subpopulations. In this paper, we propose the model of the spatio-temporal dynamics of two-age-structured populations coupled by migration (metapopulation) with long-range displacement. We study mechanisms leading to inhomogeneous spatial distribution as a type of cluster synchronization of population dynamics. To study the spatial patterns and synchronization, we use the method of constructing spatio-temporal profiles and spatial return maps. We found that patterns with spots or stripes are typical spatial structures with synchronous dynamics. In most cases, the spatio-temporal dynamics are mixed with randomly located single populations with strong burst (outbreak) of population size (solitary states). As the coupling parameters decrease, the number of solitary states grows, and they increasingly synchronize and form the clusters of solitary states. As a result, there are the several clusters with different dynamics. The appearance of these spatial patterns most likely occurs due to the multistability of the local age-structured population, leading to the spatio-temporal multistability.

show abstract

Section: Complex Spatial Structures Under Random Initial Conditionsmentioning

confidence: 83%

Section: Complex Spatial Structures Under Random Initial Conditionsmentioning

confidence: 84%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Clustering Synchronization in a Model of the 2D Spatio-Temporal Dynamics of an Age-Structured Population with Long-Range Interactions

Кулаков

Frisman

2023

Mathematics

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Число локальных популяций может быть постоянным или переменным, когда субпопуляции разного размера в ходе развития метапопуляции сменяют друг друга. Традиционно моделирование динамики метапопуляций в современной популяционной биологии идет с привлечением камерного подхода на основе как непрерывных, так и дискретных моделей [Allen, 1975;Legendre, Fortin, 1989;Opdam, 1991;Gyllenberg, Hanski, 1992;Gyllenberg et al, 1993;Hanski, Gyllenberg, 1993;Udwadia, Raju, 1997;Wysham, Hastings, 2008;Gyllenberg et al, 2009;Manica, Silva, 2014, 2015.…”

Section: моделирование динамики миграционно связанных популяцийunclassified

The key approaches and review of current researches on dynamics of structured and interacting populations

Frisman¹,

Кулаков²,

Revutskaya³

et al. 2019

CRM

View full text Add to dashboard Cite

Даже беглый взгляд на впечатляющее множество современных работ по математическому моделированию популяционной динамики позволяет заключить, что основной интерес авторов сосредоточен вокруг двух-трех ключевых направлений исследований, связанных с описанием и анализом динамики, либо отдельных структурированных популяций, либо систем однородных популяций, взаимодействующих между собой в экологическом сообществе или (и) в физическом пространстве. В рамках данной работы приводится обзор и систематизируются научные исследования и результаты, полученные на сегодняшний день в ходе развития идей и подходов математического моделирования динамики структурированных и взаимодействующих популяций. В вопросах моделирования динамики численности изолированных популяций описана эволюция научных идей по пути усложнения моделей -от классической модели Мальтуса до современных моделей, учитывающих множество факторов, влияющих на популяционную динамику. В частности, рассматриваются динамические эффекты, к которым приводит учет экологической емкости среды, плотностно-зависимая регуляция, эффект Олли, усложнение возрастной и стадийной структуры. Особое внимание уделяется вопросам мультистабильности популяционной динамики. Кроме того, представлены исследования, в которых анализируется влияние промыслового изъятия на динамику структурированных популяций и возникновение эффекта гидры. Отдельно рассмотрены вопросы возникновения и развития пространственных диссипативных структур в пространственно разобщенных популяциях и сообществах, связанных миграциями. Здесь особое внимание уделяется вопросам частотной и фазовой мультистабильности популяционной динамики, а также возникновению пространственных кластеров. В ходе систематизации и обзора задач, посвященных моделированию динамики взаимодействующих популяций, основное внимание уделяется сообществу «хищник-жертва». Представлены ключевые идеологические подходы, применяемые в современной математической биологии при моделировании систем типа «хищник-жертва», в том числе с учетом структуры сообщества и промыслового изъятия. Кратко освещены вопросы возникновения и сохранения мозаичной структуры в пространственно распределенных и миграционно связанных сообществах.Ключевые слова: популяционная динамика, структурированная популяция, биологическое сообщество, взаимодействие по принципу «хищник-жертва», миграционно связанные популяции, матапопуляция Работа выполнена при частичной поддержке РФФИ (проект 18-51-45004 ИНД_а) и Программы ДВО РАН «Дальний Восток» (проект 18-5-013).

show abstract

“…Для этих систем наибольший интерес вызывают такие аспекты динамического поведения, как синхронизация и когерентность динамики популяций и сообществ на удаленных территориях, а также механизмы формирования пространственно неоднородного распределения особей по территориям. Традиционным модельным объектом теоретических исследований динамики метапопуляций выступают связанные популяции с непересекающимися поколениями [1,2,3,4], динамика которых описывается, как правило, системами связанных одномерных отображений. Исследование систем связанных популяций, дополнительно обладающих половозрастной структурой встречаются не так часто [5].…”

Section: Introductionunclassified

Modeling the Spatio-Temporal Dynamics of a Population with Age Structure and Long-Range Interactions: Synchronization and Clustering

Кулаков¹,

Frisman²

2019

Math.Biol.Bioinf.

View full text Add to dashboard Cite

The paper proposed a mathematical model for spatio-temporal dynamics of two-age populations coupled by migration living on a two-dimensional areal. The model equation is a system of nonlocal coupled two-dimensional maps. We considered cases when populations are coupled in a certain neighborhood of different form: circle, square or rhombus. Special attention is paid to the situation when the intensity of the migrants flow between the territories decreases with increasing distance between them. For this model we study the conditions for the formation of groups of synchronous populations or clusters that form, in space, typical structures like spots or stripes mixed with solitary states. It is shown that the dynamics, in time, of different clusters may differ significantly and may not be coherent and correspond to several simultaneous multistable regimes or potential states of the local population. Such spatio-temporal regimes are forced and are caused by impacts or perturbations on a single or several populations when their number falls into the attraction basin of another regime. With strong coupling, such clusters are rare and are represented by single outbursts or solitary states. However, the decrease in the coupling strength leads to the fact that these outbursts cause oscillations of their neighbors, and in their neighborhood a cluster of solitary states is formed which is surrounded by subpopulations with a different type of dynamics. It was found that the interaction of different type of clusters leads to the formation of a large number of groups with transitional dynamics that were not described for local populations.

show abstract

The Influence of Temporal Migration in the Synchronization of Populations

Cited by 3 publications

References 13 publications

Clustering Synchronization in a Model of the 2D Spatio-Temporal Dynamics of an Age-Structured Population with Long-Range Interactions

Clustering Synchronization in a Model of the 2D Spatio-Temporal Dynamics of an Age-Structured Population with Long-Range Interactions

The key approaches and review of current researches on dynamics of structured and interacting populations

Modeling the Spatio-Temporal Dynamics of a Population with Age Structure and Long-Range Interactions: Synchronization and Clustering

Contact Info

Product

Resources

About