Complex pattern formation driven by the interaction of stable fronts in a competition-diffusion system
Complex pattern formation driven by the interaction of stable fronts in a competition-diffusion system
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竞争扩散系统中稳定前沿相互作用驱动的复杂格局形成
DOI：
10.1007/s00285-019-01370-3
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发表时间：
2019
影响因子：
1.9
通讯作者：
Masayasu Mimura
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lorenzo Contento;Masayasu Mimura
利用一个三种群竞争扩散系统研究了一个较弱的外来物种入侵两个竞争激烈的本地物种的生态系统的生态入侵问题。它是已知的，对于一定范围内的参数值的竞争者介导的共存发生和复杂的时空模式中观察到两个空间维度。在本文中，我们揭示了产生这种模式的机制。在对参数的某些假设下，三种群竞争扩散系统存在两个平面稳定的行波。它们在一个空间维度上的相互作用可能导致反射或合并成一个单一的同宿波，这取决于入侵物种的强度。这种转变可以通过研究同宿波的分叉结构来理解。特别是，一个时间周期的同宿波（呼吸波）诞生于一个霍普夫分叉和其不稳定的分支作为反射和合并制度之间的分离器。同样的转变发生在两个空间维度：与同宿波相关的稳定规则螺旋不稳定，首先产生振荡的呼吸螺旋，然后分解产生以许多螺旋核心为特征的动态模式。我们发现，这些复杂的图案所产生的两个平面稳定的行波的相互作用，与许多其他众所周知的情况下，平面不稳定性起着核心作用的图案形成。
The ecological invasion problem in which a weaker exotic species invades an ecosystem inhabited by two strongly competing native species is modelled by a three-species competition-diffusion system. It is known that for a certain range of parameter values competitor-mediated coexistence occurs and complex spatio-temporal patterns are observed in two spatial dimensions. In this paper we uncover the mechanism which generates such patterns. Under some assumptions on the parameters the three-species competition-diffusion system admits two planarly stable travelling waves. Their interaction in one spatial dimension may result in either reflection or merging into a single homoclinic wave, depending on the strength of the invading species. This transition can be understood by studying the bifurcation structure of the homoclinic wave. In particular, a time-periodic homoclinic wave (breathing wave) is born from a Hopf bifurcation and its unstable branch acts as a separator between the reflection and merging regimes. The same transition occurs in two spatial dimensions: the stable regular spiral associated to the homoclinic wave destabilizes, giving rise first to an oscillating breathing spiral and then breaking up producing a dynamic pattern characterized by many spiral cores. We find that these complex patterns are generated by the interaction of two planarly stable travelling waves, in contrast with many other well known cases of pattern formation where planar instability plays a central role.
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光学克尔腔中的畴壁动力学。
DOI：
10.1103/physreve.71.066209
发表时间：
2004
期刊：
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影响因子：
--
作者：
V. Sánchez;V. Espinosa;I. Pérez;Fernando Silva;G. D. de Valcárcel;E. Roldán
通讯作者：
E. Roldán
DOI：
10.1103/physreve.48.705
发表时间：
1993
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E. Meron
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