Kas ir ekosistēmas modelis?

Ekosistēmas ir bioloģiskā vide. Tie ietver visas dzīvās radības noteiktā apgabalā, kā arī šīs zonas fiziskās īpašības, kas var ietekmēt vai izmantot tajā esošos organismus. Tās var būt tādas lietas kā gaiss, ūdens vai saules gaismas daudzums. Modelī ir jāņem vērā arī pētāmās vides lielums, jo tas var ietekmēt tajā esošos organismus.

Lai izveidotu funkcionējošu matemātisko modeli, ekologam ir jāvienkāršo ekosistēma, kuru viņš mēģina pētīt. To var izdarīt, koncentrējoties uz ierobežotu skaitu sugu vai grupu, kurām ir kopīgas noteiktas iezīmes. Šīs pazīmes var būt uzvedības, bioķīmiskas vai fiziskas.

Kad ekologs ir izolējis interesējošos organismus, viņš vai viņa izveido tiem barības ķēdi. Barības ķēde ir plēsoņa un laupījuma attiecību attēlojums. Piemēram, ja interesējošais dzīvnieks ir koijots, barības ķēde var parādīt, ka koijots ēd trušus, kas ēd piezemes veģetāciju. Koijoti, truši un veģetācija kļūs par ekosistēmas modeļa elementiem.

Pēc tam ekosistēmas modeļa elementi tiek savienoti kopā, izmantojot matemātiskas funkcijas, kas apraksta to attiecības. Atkal ekosistēmas sarežģītība rada problēmas ekologam. Ir grūti novērot, kādu faktisko ietekmi uz koijotu populāciju atstās viena truša patēriņš, tāpēc ekologi izmanto statistiku, novērojumus un citas metodes, lai nonāktu pie izglītota minējuma. Matemātiskās funkcijas var pielāgot, jo reāli notikumi ekosistēmā pierāda vai atspēko ekosistēmas modeļa precizitāti.

Klasisks ekosistēmas modelis, ko pētījuši ekoloģijas studenti, ir plēsoņa-medījuma modelis, kas izveidots 1920. gadu vidū. To viena gada laikā neatkarīgi izveidoja divi zinātnieki: ASV matemātiķis, ķīmiķis un statistiķis Alfrēds J Lotka un itāļu matemātiķis un fiziķis Vito Volterra. Viņu modelī tiek izmantoti diferenciālvienādojumu pāri, lai attēlotu plēsējus un laupījumu. Lai gan sākotnēji tas tika izmantots, lai aprakstītu haizivju un zivju populācijas svārstības Adrijas jūrā, modelis darbojas kā plēsoņu un upuru attiecību vispārīgs apraksts.