Väestömalli

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 5. huhtikuuta 2022 tarkistetusta versiosta . vahvistus vaatii 1 muokkauksen .

Populaatiomalli on matemaattinen malli , jota käytetään populaatiodynamiikan tutkimiseen .

Perustelut

Mallit antavat paremman käsityksen siitä, kuinka monimutkaisia ​​vuorovaikutuksia sisältävät prosessit etenevät. Dynaamisten vuorovaikutusten mallintaminen luonnossa voi tarjota hallittavan tavan ymmärtää kuinka numerot muuttuvat ajan myötä tai suhteessa toisiinsa. Monia kuvioita voidaan nähdä populaatiomallinnuksen avulla [1] .

Ekologisessa populaation mallintamisessa määritetään populaation koon (yksilömäärän) muutosten dynamiikka ja niiden jakautuminen iän mukaan . Tämä voi riippua vuorovaikutuksesta ympäristön, saman lajin yksilöiden ja muiden lajien kanssa [2] .

Agronomit käyttävät populaatiomalleja enimmäissadon määrittämiseen, biologisten hyökkäysten dynamiikan ymmärtämiseen ja ympäristön suojelemiseen . Populaatiomalleja käytetään myös loisten, virusten ja tautien leviämisen ymmärtämiseen [2] .

Toinen tapa käyttää populaatiomalleja on arvioida, onko laji vaarassa kuolla sukupuuttoon. Populaatiomallit voivat seurata uhanalaisia ​​lajeja ja ehdottaa toimenpiteitä niiden vähenemisen hillitsemiseksi [1] Arkistoitu 28. heinäkuuta 2018 Wayback Machinessa .

Historia

1700-luvun lopulla biologit alkoivat kehittää populaatiomallinnustekniikoita ymmärtääkseen kaikkien elävien organismien populaatioiden kasvu- ja vähenemisdynamiikkaa. Thomas Malthus oli yksi ensimmäisistä, jotka huomasivat, että väestö kasvoi eksponentiaalisesti [3] , vaikka Fibonacci teki tämän implisiittisesti jo . Yksi väestönkasvun päämalleista oli Pierre François Verhulstin vuonna 1838 laatima logistinen väestönkasvumalli . Logistinen malli on sigmoidikäyrän muotoinen ja kuvaa väestönkasvun eksponentiaalista kasvua hitaammin ympäristöpaineen vuoksi [1] .

Väestömallinnus herätti biologien erityistä mielenkiintoa 1900-luvulla sen jälkeen, kun biologi Raymond Pearl huomasi rajallisten toimeentulojen vaikutuksen väestönkasvuun osissa Eurooppaa. Vuonna 1921 Pearl kutsui fyysikko Alfred Lotkan auttamaan häntä laboratorioonsa. Lotka kehitti parittaisia ​​differentiaaliyhtälöitä , jotka osoittivat saalistajan vaikutuksen saaliinsa. Matemaatikko Vito Volterra ehdotti yhtälöitä, jotka kuvaavat kahden lajin (petoeläin ja saalis) välistä suhdetta Lotkasta riippumatta. Lotka ja Volterra muotoilivat yhdessä Lotka-Volterra-kilpailumallin , joka soveltaa logistista yhtälöä kahteen lajiin ja havainnollistaa vuorovaikutusta kahden lajin peto-saalisjärjestelmässä [3] . Vuonna 1939 Patrick Leslie osallistui väestömallinnukseen, kun hän aloitti työskentelyn biomatematiikan alalla. Leslie korosti elämänkartoituksen merkitystä, jotta voidaan ymmärtää keskeisten elämänhistoriastrategioiden vaikutusta väestön dynamiikkaan kokonaisuutena. Leslie sovelsi matriisialgebraa yhdessä elämäntaulukoiden kanssa laajentaakseen Lotkan työtä [4] . Matriisipopulaatiomallit laskevat väestönkasvua elämänhistoriamuuttujilla. Myöhemmin Robert MacArthur ja E.O. Wilson loi saaren biomaantieteen. Saaren biogeografian tasapainomalli kuvaa saarella olevien lajien lukumäärää maahanmuuton ja sukupuuton tasapainona. Logistinen populaatiomalli, Lotka-Volterra-yhteisöekologiamalli, elämäntaulukkomatriisimallinnus, saaristogeografian tasapainomalli ja sen muunnelmat ovat perustana nykyaikaiselle populaatioiden ekologiselle mallinnukselle [5] .

Yhtälöt

Logistinen kasvuyhtälö  :

Lotka-Volterra yhtälö:

Saaren biomaantiede  :

Lajisuhteet:

Esimerkkejä yksittäisistä malleista

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 Huonompi, Donald. Luonnontalous  (uuspr.) . - Cambridge University Press , 1994. - S. 398-401.
  2. ↑ 1 2 Uyenoyama, Marcy. Väestöbiologian evoluutio  (uuspr.) . - Cambridge University Press , 2004. - S. 1-19.
  3. ↑ 12 McIntosh , Robert. Ekologian tausta  (uuspr.) . - Cambridge University Press , 1985. - S. 171-198.
  4. ↑ Kingsland, Sharon. Luonnon mallinnus: Episodes in the History of Population  Ecology . - University of Chicago Press , 1995. - P. 127-146.
  5. ↑ Gotelli, Nicholas. A Primer of Ecology  (neopr.) . — Sinauer, 2001.

Linkit