"peto-saalis" -järjestelmä

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 15.9.2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 4 muokkausta .

Peto-saalisjärjestelmä  on monimutkainen ekosysteemi , jossa petoeläin- ja saalislajien väliset pitkäaikaiset suhteet toteutuvat , mikä on tyypillinen esimerkki yhteisevoluutiosta .

Petoeläinten ja niiden saaliin väliset suhteet kehittyvät syklisesti, mikä on esimerkki neutraalista tasapainosta [1] .

Biologinen järjestelmä

Saalistajien kehittämät mukautukset petoeläinten torjumiseksi edistävät petoeläimissä mekanismien kehittymistä näiden sopeutumisten voittamiseksi. Petoeläinten ja saaliseläinten pitkäaikainen rinnakkaiselo johtaa vuorovaikutusjärjestelmän muodostumiseen , jossa molemmat ryhmät säilyvät vakaasti tutkimusalueella. Tällaisen järjestelmän rikkominen johtaa usein kielteisiin ympäristövaikutuksiin .

Koevolutionaaristen suhteiden rikkomisen kielteisiä vaikutuksia havaitaan lajien tuomisen aikana. Erityisesti Australiaan tuoduilla vuohilla ja kaniineilla ei ole tehokkaita mekanismeja populaation säätelyyn tällä mantereella , mikä johtaa luonnollisten ekosysteemien tuhoutumiseen .

Matemaattinen malli

Oletetaan, että tietyllä alueella elää kahdenlaisia ​​eläimiä : kaneja (syövät kasveja ) ja kettuja (syövät kaneja). Olkoon kanien määrä, kettujen määrä . Käyttämällä Malthus-mallia tarvittavin korjauksin, ottaen huomioon kettujen syömät kanit, pääsemme seuraavaan järjestelmään, joka kantaa Volterra-mallin nimeä - Tarjottimet :

Tässä järjestelmässä on tasapainotila, jossa kanien ja kettujen määrä on vakio. Poikkeaminen tästä tilasta johtaa vaihteluihin kanien ja kettujen lukumäärässä, joka on samanlainen kuin harmonisen oskillaattorin vaihtelut . Kuten harmonisen oskillaattorin tapauksessa, tämä käyttäytyminen ei ole rakenteellisesti vakaata : pieni muutos mallissa (esimerkiksi ottaen huomioon kanien tarvitsemat rajalliset resurssit) voi johtaa laadulliseen käyttäytymisen muutokseen . Esimerkiksi tasapainotila voi muuttua vakaaksi ja väestönvaihtelut hiipuvat . Myös päinvastainen tilanne on mahdollinen, kun pienikin poikkeama tasapainoasennosta johtaa katastrofaalisiin seurauksiin, aina yhden lajin täydelliseen sukupuuttoon asti. Kysymykseen, mikä näistä skenaarioista on toteutumassa, Volterra-Lotka-malli ei anna vastausta: tässä tarvitaan lisätutkimusta.

Värähtelyteorian näkökulmasta Volterra-Lotka-malli on konservatiivinen järjestelmä, jossa on ensimmäinen liikeintegraali. Tämä järjestelmä ei ole karkea, koska pienimmätkin muutokset yhtälöiden oikealla puolella johtavat laadullisiin muutoksiin sen dynaamisessa käyttäytymisessä. On kuitenkin mahdollista "hieman" muokata yhtälöiden oikeaa puolta siten, että järjestelmä muuttuu itsevärähteleväksi. Karkeille dynaamisille järjestelmille ominaisen vakaan rajasyklin läsnäolo myötävaikuttaa mallin soveltamisalan merkittävään laajentamiseen [2] .

Mallin käyttäytyminen

Petoeläinten ja niiden saaliiden ryhmäelämäntapa muuttaa mallin käyttäytymistä radikaalisti ja tekee siitä vakaamman.

Perustelut: ryhmäelämäntyylillä petoeläinten ja mahdollisten uhrien satunnaisten kohtaamisten esiintymistiheys vähenee, minkä vahvistavat havainnot leijonien ja gnuujen määrän dynamiikasta Serengetin puistossa [3] .

Historia

Kahden "peto-saalis" -tyyppisen biologisen lajin (populaation) rinnakkaiselon mallia kutsutaan myös Volterra-Lotka-malliksi.

Alfred Lotka hankki sen ensimmäisen kerran vuonna 1925 (käytetään kuvaamaan vuorovaikutuksessa olevien biologisten populaatioiden dynamiikkaa).

Vuonna 1926 (Lotkasta riippumatta) italialainen matemaatikko Vito Volterra kehitti samanlaisia ​​(ja monimutkaisempia) malleja . Hänen syvällinen tutkimustyönsä ympäristöongelmien alalla muodosti perustan biologisten yhteisöjen matemaattiselle teorialle ( matemaattinen ekologia ) [4] .

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Elementit: Petoeläin-saaliin suhde . Käyttöpäivä: 22. lokakuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 12. joulukuuta 2009.
  2. ↑ Neimark Yu. I. Luonnontieteiden ja tekniikan matemaattiset mallit (luennot). Ed. UNN, Nizhny Novgorod, osat 1, 2, 3, painokset 1994, 1996 ja 1997.
  3. ↑ Julkinen elämäntapa lisää peto-saalisjärjestelmän vakautta (John M. Fryxell, Anna Mosser, Anthony RE Sinclair, Craig Packer. Ryhmän muodostuminen stabiloi peto-saaliin dynamiikkaa // Luonto. 2007. V. 449. S. 1041-1043 ) . Haettu 22. lokakuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 26. marraskuuta 2009.
  4. ↑ Yksinkertaisin peto-saalismalli (pääsemätön linkki) . Haettu 22. lokakuuta 2009. Arkistoitu alkuperäisestä 19. toukokuuta 2017. 

Kirjallisuus

Linkit