Кластеризация и химеры в модели пространственно-временной динамики популяций с возрастной структурой

В работе изучается модель пространственно-временной динамики миграционно связанных популяций с возрастной структурой. Динамика численности единичной популяции описывается двумерным нелинейным отображением, демонстрирующим мультистабильность, а связь, определяемая миграцией особей, носит нелокальный характер. Исследуются механизмы, приводящие к синхронизации (полной, кластерной, хаотической) и формированию химерных состояний, а также к переходам между разными типами динамики. В работе подробно изучается проблема зависимости формируемого типа пространственно-временной динамики от начальных значений численностей популяций. Рассмотрено два типа начальных условий — случайные и специальные (в виде определенных соотношений), а также два случая динамики одиночного осциллятора — регулярные и нерегулярные колебания. Описан механизм кластерной синхронизации, связанный с мультистабильностью локального осциллятора, когда разные кластеры принципиально отличаются характером своей динамики. Обнаружено, что специальные начальные условия даже в докритических областях способны приводить к сложным режимам, в том числе разнообразным химерам. Описан режим, когда в кластере с регулярной или хаотической динамикой выделяются несколько одиночных несинхронных элементов с большой амплитудой. Показано, что тип пространственно-временной динамики существенно определяется параметрами распределения случайных начальных условий. При большом размахе и любых параметрах связи вообще не возникает когерентных режимов, которые возможны при небольшом размахе случайных начальных условий.