Загрузил Akmal Abdullayev

Kutliboyev Shoxruh & Abdullayev A

Реклама
UDK 628.3
AYRIM EKOLOGIK JARAYONLARNING DIFFERENSIAL MODELI
Kutliboyev Shoxruh (Iqtisodiyot fakulteti 2- bosqich talabasi)
Annotatsiya
Ekologiya - insonning umuman olgandatirik organizmlarning atrof - muhit bilan o„zaro
munosabatini o„rganadi. Ekologiyaning asosiy ob‟ekti populyasiya jarayonidir.
Quyida populyasiya jarayonining differensial modeli hakida to„xtalib o„tamiz. Unga
ko„ra biror turning ko„payishi yoki qirilib ketishi, shuningdek jarayonda turli turga mansub
xayvonlarning birgalikdagi holatlarni o„rganamiz.
Tabiatda biror turning ko„payishi yoki qirilib ketishi albatta ozuqa zanjiridagi boshqa bir
turning miqdoriga uzviy bog„liqdir. Bunday jarayonlardan biriga “yirtqich - o„lja” modelini[1]
misol qilish mumkin.
Biror t vaqt momentida populyasiyada ishtirok etayotgan jonzodlar soni x  t  bo„lsin.
Unda birlik vaqt momentida populyasiyadan tug„ilayotgan jonzodlar soni – A, nobud
bo„layotganlar soni B bo„lsin. Unda jonzodlar sonining vaqtga bog„liq o„zgarish tenglamasini
quyidagicha ifodalashimiz mumkin:
dx
 A B
dt
(1)
Endi A va B larni x ning funksiyalari sifatida karaymiz. Eng sodda hol bu
A   x,
B   x.
(2)
Bu erda  va  vaqt birligi ichida jonzotlarning mos ravishda ko„payish va nobud
bo„lish koeffitsienti. (2) ifodani (1) tenglamaga qo„ysak u quyidagi ko„rinishga keladi:
dx
     x
dt
t  t0
vaqt mamentida populyasiyadagi jonzodlar sonini
(3)
x  x0
deb olib, (3) tenglamani
quyidagi ko„rinishga keltiramiz
x  t   x0e
    t t0 
Hosil bo„lgan tenglamadan    bo„lganda, t   da jonzodlar soni x   bo„ladi,
agarda    bo„lsa, unda x  0 bo„ladi.
Keltirilgan model sodda hol bo„lsada, ko„pgina hollarda to„g„ri natija beradi. Amalda
hakikiy hodisa va jarayonlarni ifodalovchi modellar nochizikli bo„ladi va (3) – differensial
tenglama o„rniga qo„yidagi tenglama qaraladi:
dx
 f  x ,
dt
Bu erda f  x  - chiziqli bo„lmagan funksiya, masalan quyidagicha berilgan bo„lsin
dx
 f  x   ax  bx 2
dt
Bu erda
a  0, b  0
t  t0 vaqt momentida x  x0 deb olib, oxirgi tenglamadan quyidagini hosil qilamiz:
a
b
x t  
a
  a t t
x0    x0  e  0 
b

x0 
Bu erdan t   da populyasiyada jonzodlar soni x  t  
ikkita xolat kuzatiladi:
(4)
a
bo„lishini ko„rish mumkin. Bunda
b
a
a
 x0 va
 x0 . Bu hollardagi farqni quyidagi jadvalda ko„rishimiz
b
b
mumkin:
Ta‟kidlash joizki, (4) formula meva
zararkunandalari va ba‟zi turdagi bakteriyalarni
populyasiyasini ham ifodalaydi. Endi bir necha
turlarning, masalan: katta va kichik xildagi
baliqlarni qaraylik bu erda kichik baliqlar katta
baliqlar uchun ozuqa vazifasini o„taydi. Har bir
tur uchun populyasiyaning tegishli differensial
tenglamasini
tuzish
orqali
differensial
tenglamalar sistemasiga kelamiz:
dxi
 fi  x1 , x2 ,..., xn  ,
dt
i  1, 2,..., n.
Ikki turdan iborat «Yirtqich - o„lja» modelini qarab chikamiz. Bu model birinchi bolib
Volterra tomonidan, dengizdan bir xil davriy oraliqlarda ovlanayotgan baliqlar sonini o„zgarish
chastotasini baholash uchun tuzilgan.
x  katta «yirtqich» baliqlar soni bo„lsin. Ular uchun ozuqa hisoblangan kichik baliqlarni
esa y orqali belgilaymiz. Unda katta baliqlar soni toki ozuqa hisoblangan kichik baliqlar soni
etarlicha ko„p bo„lgan davrgacha ko„payib boraveradi. Kandaydir momentdan boshlab ozuqa
etishmovchiligi tufayli katta baliqlar soni kamayib boradi. Bu esa qandaydir momentdan boshlab
kichik baliqlar soni ortib borishini anglatadi. Bundan yana katta baliqlarning sonining oshishi
kuzatiladi va bu jarayon davriy ravishda yana takrorlanaveradi. Bu jarayonni ifodalovchi
Volterra tomonidan tuzilgan model ko„rinishi kuydagicha:
dx
 ax  bxy,
dt
(5)
dx
 cx  dxy
dt
(6)
Bu erda a,b,c,d - musbat o„zgarmas sonlardir.
(5) – tenglamadagi
b x y katta baliqlar sonini o„sish darajasi kichik baliqlar soniga
bog„lik ekanligini anglatadi. (6) - tenglamani  dxy kichik baliqlar soni katta baliqlar sonining
ortib borish natijada kamayib borishini anglatadi.
Oxirgi ikki tenglamani echish uchun quyidagi belgilashlarni kiritamiz.
u   
d
b
a
x,     y,   ct ,  
c
a
c
Natijada (5) va (6) tenglamalar quyidagi ko„rinishga keladi:
u   u  v  1 ,
v  v 1  u 
(7)
Bu erda   0 , shtrix esa  bo„yicha differensialni anglatadi.
Vaqtning biror    0 momentida har ikkala turning jon soni ma‟lum bo„lsin:
u  0   u0 ,
v  0   v0
(8)
Bizni faqat musbat qiymatli echimlar qiziqtiradi. u va v funksiyalar orasida bog„liqlik
o„rnatamiz. Buning uchun (7) tenglamalar sistemasidagi birinchi tenglamani ikkinchisiga
bo„lamiz va hosil bo„lgan differensial tenglamani integrallab quyidagi ifodani hosil qilamiz:
 v  u  ln v u   v0  u0  ln v0 u0  H
Bu erda H - (8) boshlang„ich shartlar va  parametr yordamida aniqlanadigan o„zgarmas son.
Quyidagi rasmda H ning turli qiymatlari
uchun u
funksiyaning
v ga bog„liq
grafigi
tasvirlangan. Rasmdan ko„rinib turibdiki, funksiya
 u, v 
grafigi
tekisligida faqat
yopiq egri
chiziqlardan iborat. u0 , v0  boshlang„ich shartlar
H  H 3 ga mos keluvchi A nuqta orqali berilgan
deb faraz qilamiz. u0  1, v0  1 bo„lgani uchun (7)
sistemadagi birinchi tenglama u o„zgaruvchining
avvaliga kamayishini ko„rsatadi. Xuddi shunga o„xshash tasdiqni v o„zgaruvchi uchun ham
keltirishimiz mumkin. u o„zgaruvchi birga teng qiymatni qabul qilganda v  0 bo„ladi va 
vaqt davomida
v o„zgaruvchi
o„sib boradi. v  1 qiymatga erishganda
u  0 va
shu
momentdan boshlab u o„zgaruvchi o„sib boradi. Ko„rinib turibdiki u va v o„zgaruvchilar
yopiq traektoriyalar bo„yicha harakatlanishadi, bu esa ularning davriy funksiya ekanligini
anglatadi.
Bunda . u maksimumi v ning maksimumi
bilan ustma ust tushmaydi, ya‟ni populyasiya
tebranishi turli fazalarda kechadi. u va v ning 
vaqtga bog„liq namunaviy grafigi quyidagi jadvalda
keltirilgan. ( u0  1, v0  1 hol)
Xulosa. Turlarni o„zaro bog„liq ravishda o„rganish yanada qiziqarli natijalar beradi.
Masalan ikki tur bitta ozuqa manbaasiga (uchinchi tur) nisbattan o„zaro raqobatlashishsin,
shunda bitta turning yo„qolib ketishini ko„rsatish mumkin. Agarda ozuqa manbai bo„lmish tur
qirilib bitsa, qolgan ikki turni ham xuddi shunday taqdir kutadi.
Adabiyotlar ro‘yxati:
1. Ergashev T.G. Differensial tenglamalar. T: “TIQXMMI” – MTU, 2023 -384b.
2. Амелькин В.В. Садовский А.П. Математические модели и дифференциальные
уравнения . –Минск: Высшая школа, 1982г. -272с.
Ilmiy rahbar: Abdullaev A.A. (“TIQXMMI” – MTU, “Oliy matematika” kafedrasi dotsenti)
Скачать