非线性科学 > 模式形成与孤子
[提交于 2025年5月23日
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标题: 追逐-逃避与非局部模式形成中的手性模型
标题: Chase-and-Run and Chirality in Nonlocal Models of Pattern Formation
摘要: 追逐-逃逸动力学(其中一个群体追逐另一个群体且后者逃离前者)在自然界中随处可见,从生态系统中的捕食者-猎物相互作用到发育过程中细胞的集体运动。 有趣的是,在许多这些系统中,运动并不是直线;相反,“逃跑者”会以一个角度偏离其追逐者。 这种角度运动通常表现出一致的左右不对称性,被称为侧化或手性。 受斑马鱼皮肤模式和规避动物运动现象的启发,我们探索了手性如何塑造非局部(积分微分)对流-扩散模型中的模式形成。 我们将此类模型扩展以允许任意角度的移动,揭示出行为的丰富图景。 我们发现手性可以增强模式形成,抑制振荡,并产生全新的动态结构,例如旋转的追逐者和逃跑者的脉冲。 我们还揭示了追逐-逃逸动力学如何导致种群混合或分离。 通过线性稳定性分析,我们确定了一些驱动这些效应的物理机制,同时也暴露了该理论在捕捉更复杂动态时的显著局限性。 我们的研究结果表明,手性可能在生态和细胞模式形成中扮演角色,而不仅仅是打破左右对称性。
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