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Mathematical analysis of species coexistence and segregating pattern formation

研究課題

研究課題/領域番号 16H07254
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分補助金
研究分野 数学基礎・応用数学
研究機関明治大学

研究代表者

コンテント ロレンゾ  明治大学, 研究・知財戦略機構, 研究推進員 (50782562)

研究協力者 三村 昌泰  
Hilhorst Danielle  
研究期間 (年度) 2016-08-26 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードmathematical modelling / competition-diffusion / pattern formation / travelling wave / competitive exclusion / species coexistence / singular limit / traveling waves / 数理生態学 / 競争緩和共存 / 競争拡散方程式系 / 進行波解 / 特異極限
研究成果の概要

外来種の侵入が拡散反応系でモデル化できる。在来種が二種、外来種が一種だとする。外来種が強ければ侵入が必ず成功して在来種が絶滅するという証明をできた。外来種が弱ければ侵入が必ず失敗することも証明できた。他の場合は、最先端解析方法を使っても現在証明をできそうにないので、二次元数値計算で三種が共することを確かめた。この場合は安定螺旋・振動する螺旋・螺旋が多い周期的なパータン・螺旋が多いカオチックなパータン等の複雑なパータンが現れている。このパータンは動いてる境界面からできていて、境界面が接触する時の相互作用の種類によってパータンの形式が変更する。境界面の相互作用が一次元の進行波を調べたら説明できる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

We have shown how complex spatio-temporal patterns can arise from the interaction of two planarly stable fronts, without the need for instability as in other reaction-diffusion models. We have given rigorous results on the system's limit behaviour even if no vector comparison principle holds.

報告書

(3件)
  • 2018 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Complex pattern formation driven by the interaction of stable fronts in a competition-diffusion system2019

    • 著者名/発表者名
      Lorenzo Contento, Masayasu Mimura
    • 雑誌名

      Journal of Mathematical Biology

      巻: 印刷中 号: 1-2 ページ: 303-342

    • DOI

      10.1007/s00285-019-01370-3

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ecological invasion in competition?diffusion systems when the exotic species is either very strong or very weak2018

    • 著者名/発表者名
      Contento Lorenzo、Hilhorst Danielle、Mimura Masayasu
    • 雑誌名

      Journal of Mathematical Biology

      巻: 77 号: 5 ページ: 1383-1405

    • DOI

      10.1007/s00285-018-1256-4

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Competitor-mediated coexistence and complex patterns in a three-species competition-diffusion system2019

    • 著者名/発表者名
      Lorenzo Contento, Masayasu Mimura
    • 学会等名
      International Conference on Mathematical Modeling and Applications 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Outcome of ecological invasion for weak and strong exotic species2018

    • 著者名/発表者名
      Lorenzo Contento, Danielle Hilhorst, Masayasu Mimura
    • 学会等名
      ReaDiNet 2018 "Recent Progresses in Mathematical Theories for Biological Phenomena"
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Competitor-mediated coexistence and complex patterns in a three-species competition-diffusion system2018

    • 著者名/発表者名
      Lorenzo Contento, Masayasu Mimura
    • 学会等名
      Gordon Research Seminar & Conference on Oscillations and Dynamic Instabilities in Chemical Systems
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Traveling waves in a prey-predator system with Allee effect2017

    • 著者名/発表者名
      Lorenzo Contento
    • 学会等名
      The 8th Taiwan-Japan Joint Workshop for Young Scholars in Applied Mathematics, Higashi-Hiroshima, Japan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Competitor-mediated coexistence: One of the ecological mechanisms behind biodiversity2016

    • 著者名/発表者名
      Lorenzo Contento
    • 学会等名
      ICMMA 2016 "Origami-Based Modeling and Analysis", Meiji University, Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Traveling waves as the key to understanding pattern formation in the three-species competition-diffusion system2016

    • 著者名/発表者名
      Lorenzo Contento
    • 学会等名
      Mathematical Biology Workshop for Ecology and Evolutionary Problems, NIMS, Daejeon, Korea
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-09-02   更新日: 2020-03-30  

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