消費者の移動のみを考慮した草原生態系のメタ生態食害モデル

A Metaecoepidemic Model of Grassland Ecosystem with Only Consumers' Migration.

• Thibault Moulin
• Antoine Perasso
• Ezio Venturino

抄録

メタエコ疫病モデルはメタ集団システムを一般化したもので、局所的な集団動態とパッチ間移動と疫病の増殖を組み合わせたものである。資源消費モデルは、消費者が自由に移動できる2つのパッチで構成された生態系で導入される。病気が2つ目のパッチの資源に影響を与える。この状況は草原草食環境に対応しており、一方のパッチは広範囲に管理されており、植物の多様性が広く、もう一方のパッチは肥沃度が高く、重要な飼料生産につながっています。後者はまた、真菌類の病気にもかかっている。草食動物はどちらも健康な作物や感染した作物を食べ、2つのパッチ間を自由に移動することができる。予備的な調査では、非連結パッチと純粋に人口統計学的に連結されたモデルのそれぞれの部分から現れる行動に焦点を当てている。システム全体の平衡を評価し、特徴付ける。その結果を純粋な人口動態モデルと比較し、このダイナミクスにおける疾患の役割を明らかにした。モデルの徹底的な数値調査により、各平衡付近でのシステムの挙動を評価するための解析が完了した。また、パラメータ摂動に対するシステム平衡の応答と同様に、システムの分岐も調査されている。適切な状況下では病気の根絶が可能である。持続的な振動による5つの個体群の共存も可能であるが、安定したレベルではない。

Metaecoepidemic models generalize metapopulation systems, combining local population dynamics with inter-patch migration coupled with an epidemic proliferation. A resource-consumer model is introduced with an ecosystem composed by two patches, in which consumers can freely move. A disease affects resources of the second patch. This situation corresponds to a grassland-herbivore environment, where one patch, managed in an extensive way, has a wider plant diversity, while the other one is highly fertilized leading to an important forage production. The latter is also subject to a fungal disease. Herbivores both feed on healthy or infected crop and can freely migrate between the two patches. A preliminary investigation focuses on behaviors emerging from some parts of the model, respectively, formed by uncoupled patches and by the purely demographic coupled model. Equilibria of the whole system are assessed and characterized. Results are then compared with the purely demographic model to highlight the role of the disease in this dynamics. A thorough numerical investigation of the model completes this analysis to assess the system behavior near each equilibrium. System bifurcations have also been explored as well as the response of the system equilibria to parameter perturbations. The disease eradication is possible under suitable circumstances. Coexistence of the five populations through persistent oscillations is also possible, but it is not at a stable level.