Populiacijos modelis

Šį puslapį ar jo dalį reikia sutvarkyti pagal Vikipedijos standartus.
Jei galite, sutvarkykite.

Populiacijos modelis - tai tam tikras matematinis modelis, taikomas tiriant populiacijos dinamiką. Modeliai leidžia geriau suprasti, kaip veikia sudėtingos atskirų sistemų ar jų dalių sąveikos ir procesai. Dinaminių sąveikų gamtoje modeliavimas gali padėti suprasti, kaip kinta laikui bėgant populiacijos ar keleto jų dydžiai. Naudojant populiacijų modeliavimą kaip priemonę galima pastebėti daugybę dėsningumų^[1] . Ekologinis populiacijų modeliavimas susijęs su tokių parametrų, kaip populiacijos dydis ir amžiaus pasiskirstymas populiacijoje, pokyčiais ir tai gali būti susiję su sąveika su aplinka, savo rūšies individais arba kitomis rūšimis^[2] .

Populiacijų modeliai naudojami siekiant nustatyti didžiausią derlių žemdirbiams, suprasti biologinių invazijų dinamiką ir saugant aplinką. Populiacijų modeliai taip pat naudojami norint suprasti parazitų, virusų ir ligų plitimą^[2] .

Kitas būdas, kaip populiacijų modeliai yra naudingi, kai rūšys tampa nykstančiomis. Populiacijų modeliai gali sekti nykstančias rūšis ir dirbti bei stabdyti nykimą

ISTORIJA

XVIII a. pabaigoje biologai pradėjo kurti populiacijų modeliavimo metodus, kad suprastų visų gyvų organizmų populiacijų augimo ir mažėjimo dinamiką. Tomas Maltusas (Thomas Malthus), svarstydamas žmonijos likimą, vienas pirmųjų pastebėjo, kad populiacijos auga geometriniu dėsningumu^[1] . 1838 m. Pjeras Fransua Verhulstas (Pierre François Verhulst) suformulavo vieną pagrindinių ir svarbiausių populiacijų augimo modelių - logistinį populiacijų augimo modelį. Logistinis modelis turi sigmos formos kreivę ir apibūdina populiacijos augimą kaip eksponentinį, po kurio seka augimo mažėjimas ir kurį riboja dėl aplinkos spaudimo atsiradęs nepernešamas pajėgumas^[3].

Populiacijų modeliavimas ypač sudomino biologus XX a., kai spaudimą ribotoms pragyvenimo priemonėms dėl didėjančio žmonių skaičiaus kai kuriose Europos dalyse pastebėjo tokie biologai kaip Raymondas Perlas. 1921 m. Perlas pakvietė fiziką Alfredą J. Lotką padėti jam savo laboratorijoje. Lotka sukūrė porines diferencialines lygtis, kurios parodė parazito poveikį jo grobiui. Matematikas Vito Volterra prilygino dviejų rūšių ryšį nepriklausomai nuo Lotkos. Lotka ir Volterra kartu sukūrė Lotkos-Volterros konkurencijos modelį, kuriame dviem rūšims taikoma logistinė lygtis, iliustruojanti konkurencijos, plėšrumo ir parazitizmo sąveiką tarp rūšių. 1939 m. prie populiacijų modeliavimo prisidėjo Patrickas Leslie, pradėjęs dirbti biomatematikos srityje. Leslie pabrėžė, kad svarbu sudaryti gyvybės lentelę, kad būtų galima suprasti, kokią įtaką visos populiacijos dinamikai turi pagrindinės gyvybės istorijos strategijos. Matricų algebrą Leslie naudojo kartu su gyvybės lentelėmis, kad pratęstų Lotkos darbą^[4]. matriciniais populiacijų modeliais apskaičiuojamas populiacijos augimas su gyvybės istorijos kintamaisiais. Vėliau Robertas Makartūras ir E. O. Vilsonas apibūdino salų biogeografiją. Salų biogeografijos pusiausvyros modelis apibūdina rūšių skaičių saloje kaip imigracijos ir išnykimo pusiausvyrą. Logistinis populiacijos modelis, Lotkos-Volterros bendrijų ekologijos modelis, gyvybės lentelės matricos modeliavimas, salų biogeografijos pusiausvyros modelis ir jo variantai šiandien yra ekologinio populiacijų modeliavimo pagrindas^[5].

Lygtys

Logistinio augimo lygtis:

{\frac {dN}{dt}}=rN\left(1-{\frac {N}{K}}\right)\,

Konkurencinės Lotka–Volterra lygtys:

{\frac {dN_{1}}{dt}}=r_{1}N_{1}{\frac {K_{1}-N_{1}-\alpha N_{2}}{K_{1}}}\,

Salų biogeografijos lygtys:

S={\frac {IP}{I+E}}

Resursų – srities sąryšis:

\log(S)=\log(c)+z\log(A)\,

Literatūra

↑ ^1,0 ^1,1 Worster, Donald (1994). Nature's Economy. Cambridge University Press. pp. 398–401.
↑ ^2,0 ^2,1 Uyenoyama, Marcy (2004). Rama Singh (red.). The Evolution of Population Biology. Cambridge University Press. pp. 1–19.
↑ McIntosh, Robert (1985). The Background of Ecology. Cambridge University Press. pp. 171–198.
↑ Kingsland, Sharon (1995). Modeling Nature: Episodes in the History of Population Ecology. University of Chicago Press. pp. 127–146.
↑ Gotelli, Nicholas (2001). A Primer of Ecology. Sinauer.

Išorinės nuorodos

https://www.gmc.vu.lt/doktoranturos-mokykla/doktoranturos-studijos/58-doktoranturos-mokykla/1659-populiaciju-dinamika

https://www.europarl.europa.eu/news/lt/headlines/society/20210414STO02006/kaip-sustabdyti-populiacijos-mazejima-europos-regionuose

[Worster-1] 1,0 ^1,1 Worster, Donald (1994). Nature's Economy. Cambridge University Press. pp. 398–401.

[Uyenoyama-2] 2,0 ^2,1 Uyenoyama, Marcy (2004). Rama Singh (red.). The Evolution of Population Biology. Cambridge University Press. pp. 1–19.

[McIntosh-3] McIntosh, Robert (1985). The Background of Ecology. Cambridge University Press. pp. 171–198.

[4] Kingsland, Sharon (1995). Modeling Nature: Episodes in the History of Population Ecology. University of Chicago Press. pp. 127–146.

[5] Gotelli, Nicholas (2001). A Primer of Ecology. Sinauer.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]