2
Điểm bất động của các chuỗi xúc tác mở
HYC-1979Lesson 5: Selection, Species, Will
00:00

Mục tiêu học tập: Phân tích các chuỗi xúc tác trong điều kiện tổ chức không đổi và suy ra sáu điểm bất động (và nói chung là 2n) của hệ ba thành phần và hệ n thành phần.

Tổ chức không đổi và đơn hình nồng độ

Trong điều kiện tổ chức không đổi, tổng nồng độ c0 được giữ cố định. Do đó, việc sử dụng nồng độ chuẩn hóa là điều tự nhiên cho n loài của chuỗi. Các tọa độ này thỏa mãn và . Do đó, không gian trạng thái cho phép chính là đơn hình nồng độ : đối với nó là một hình tam giác; các cạnh và đỉnh biểu diễn các trạng thái thiếu vắng một hoặc nhiều loài.

Điểm bất động của một chuỗi xúc tác mởChuỗi mở A → B → C: sáu điểm bất động nằm trên biên của đơn hình nồng độ S₃Tổ chức không đổi: Σ ξᵢ = 1, ξᵢ ≥ 0S₃quỹ đạo → biênABCABBCCAtrạng thái nội thấtkhông phải là điểm bất độngChuỗi mởABC✕ không có liên kết khép kín C → ACấu trúc điểm bất độngĐiểm bất động tại đỉnh · 3A, B, C — mỗi điểm một loàiĐiểm bất động trên cạnh · 3AB, BC, CA — mỗi điểm hai loàiTrạng thái nội thấtcả ba loài đều hiện diện —không phải là điểm bất độngChuỗi n thành phần tổng quát2n điểm bất động trên biêncác đỉnh + các cân bằng cạnh2n chỉ đếm các điểm bất động trên biên —tính ổn định được phân tích riêng.

Vì sao chuỗi mở không có điểm bất động nội thất

Các điểm bất động được tìm bằng cách đặt các phương trình tốc độ chuẩn hóa bằng không trong khi áp đặt . Trong một chuỗi xúc tác mở, thành phần cuối không được chuyển hóa trở lại thành thành phần đầu: không có liên kết khép kín như C → A. Kết quả là chuỗi không thể cân bằng đồng thời tất cả các loài với mọi . Trạng thái nội thất dương hoàn toàn không phải là điểm bất động. Các điểm bất động chỉ xuất hiện khi ít nhất một loài vắng mặt, tức là trên biên của . Đây là dấu hiệu điểm bất động của một chuỗi mở không thể tích hợp các thành phần của nó thành một chức năng khép kín chung.

Đếm số điểm bất động: và trường hợp n tổng quát

  • Đối với , có sáu điểm bất động: ba trạng thái đỉnh thuần (A, B, C) và ba cân bằng cạnh hai loài (AB, BC, CA).
  • Đối với n tổng quát, số đếm cấu trúc là 2n điểm bất động, tương ứng với các trạng thái đỉnh và trạng thái biên hỗn hợp.
  • Số đếm 2n là kết quả liệt kê điểm bất động. Tính ổn định và đặc tính động lực được xử lý riêng; một điểm bất động trên biên không nhất thiết phải ổn định.

Ví dụ minh họa: A → B → C

Xét một chuỗi mở ba thành phần A → B → C không có sự khép kín C → A. Việc giải các điều kiện điểm bất động chuẩn hóa trong điều kiện tổ chức không đổi cho ra sáu điểm bất động trên biên: ba đỉnh A, B và C, cùng với ba cân bằng cạnh hai loài trên AB, BC và CA. Trạng thái nội thất trung tâm với A, B và C đều hiện diện không phải là điểm bất động của chuỗi mở. Dưới động lực của chuỗi, các quỹ đạo di chuyển về phía biên, và thành phần cuối của chuỗi cuối cùng có thể chiếm ưu thế trong một sự chọn lọc diễn ra một lần duy nhất.

Kiểm tra phạm vi
Kết quả 2n chỉ đếm các điểm bất động trên biên. Nó không khẳng định rằng mọi điểm bất động trên biên đều ổn định, cũng không khẳng định rằng hệ không thể dao động trước khi đạt đến biên.