"rovdjur-byte"-system

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 15 september 2020; kontroller kräver 4 redigeringar .

Predator-bytessystemet  är ett komplext ekosystem för vilket långsiktiga relationer mellan rovdjur och bytesarter realiseras , ett typiskt exempel på samevolution .

Relationer mellan rovdjur och deras byten utvecklas cykliskt, vilket är en illustration av en neutral jämvikt [1] .

Biologiskt system

Anpassningar som utvecklats av bytesdjur för att motverka rovdjur bidrar till utvecklingen av mekanismer hos rovdjur för att övervinna dessa anpassningar. Den långsiktiga samexistensen av rovdjur och bytesdjur leder till bildandet av ett interaktionssystem där båda grupperna är stabilt bevarade i studieområdet. Brott mot ett sådant system leder ofta till negativa miljökonsekvenser .

Den negativa effekten av kränkning av koevolutionära relationer observeras under introduktionen av arter. I synnerhet getter och kaniner som introducerats i Australien har inte effektiva mekanismer för befolkningsreglering på detta fastland , vilket leder till förstörelse av naturliga ekosystem .

Matematisk modell

Låt oss säga att två typer av djur lever i ett visst område : kaniner (äter växter ) och rävar (äter kaniner). Låt antalet kaniner , antalet rävar . Genom att använda Malthus-modellen med nödvändiga korrigeringar, med hänsyn till rävens ätning av kaniner, kommer vi fram till följande system, som bär namnet på Volterra-modellen - Brickor :

Detta system har ett jämviktstillstånd där antalet kaniner och rävar är konstant. Avvikelse från detta tillstånd leder till fluktuationer i antalet kaniner och rävar, liknande fluktuationer i den harmoniska oscillatorn . Som i fallet med den harmoniska oscillatorn är detta beteende inte strukturellt stabilt : en liten förändring i modellen (till exempel med hänsyn till de begränsade resurserna som kaniner behöver) kan leda till en kvalitativ förändring i beteendet . Till exempel kan jämviktstillståndet bli stabilt, och befolkningsfluktuationer kommer att blekna . Den motsatta situationen är också möjlig, när varje liten avvikelse från jämviktspositionen kommer att leda till katastrofala konsekvenser, upp till fullständig utrotning av en av arterna. På frågan om vilket av dessa scenarier som implementeras ger Volterra-Lotka-modellen inget svar: här krävs ytterligare forskning.

Ur oscillationsteorins synvinkel är Volterra-Lotka-modellen ett konservativt system med en första rörelseintegral. Detta system är inte grovt, eftersom de minsta förändringarna i den högra sidan av ekvationerna leder till kvalitativa förändringar i dess dynamiska beteende. Det är dock möjligt att "något" modifiera den högra sidan av ekvationerna på ett sådant sätt att systemet blir självsvängande. Närvaron av en stabil gränscykel, karakteristisk för grova dynamiska system, bidrar till en betydande utvidgning av modellens omfattning [2] .

Modellbeteende

Predatorernas grupplivssätt och deras bytesdjur förändrar radikalt modellens beteende och gör den mer stabil.

Motivering: med en grupplivsstil minskar frekvensen av slumpmässiga möten mellan rovdjur och potentiella offer, vilket bekräftas av observationer av dynamiken i antalet lejon och gnuer i Serengetiparken [3] .

Historik

Modellen för samexistens av två biologiska arter (populationer) av typen "rovdjur-byte" kallas också Volterra-Lotka-modellen.

Den erhölls först av Alfred Lotka 1925 (används för att beskriva dynamiken i interagerande biologiska populationer).

År 1926 (oberoende av Lotka) utvecklades liknande (och mer komplexa) modeller av den italienske matematikern Vito Volterra . Hans djupgående forskning inom området miljöproblem låg till grund för den matematiska teorin om biologiska samhällen ( matematisk ekologi ) [4] .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Beståndsdelar: Förhållandet rovdjur-byte . Datum för åtkomst: 22 oktober 2009. Arkiverad från originalet den 12 december 2009.
  2. ↑ Neimark Yu. I. Matematiska modeller av naturvetenskap och teknologi (föreläsningar). Ed. UNN, Nizhny Novgorod, delar 1, 2, 3, utgåvorna 1994, 1996 och 1997.
  3. ↑ Offentlig livsstil ökar stabiliteten hos rovdjur-bytessystemet (John M. Fryxell, Anna Mosser, Anthony RE Sinclair, Craig Packer. Gruppbildning stabiliserar rovdjur-bytesdynamiken // Nature. 2007. V. 449. P. 1041-1043 ) . Hämtad 22 oktober 2009. Arkiverad från originalet 26 november 2009.
  4. ↑ Den enklaste rovdjur-bytesmodellen (otillgänglig länk) . Hämtad 22 oktober 2009. Arkiverad från originalet 19 maj 2017. 

Litteratur

Länkar