Co je to ekosystémový model?
Ekosystémový model je reprezentace ekosystému znázorněného matematickou formou. Tyto modely se používají v teoretické ekologii, aby pomohly ekologům studovat stávající ekosystémy a předpovídat, co by se mohlo stát za určitých podmínek. Ekosystém je neuvěřitelně složitý, takže ekosystémový model obecně musí systém zjednodušit soustředěním pouze na konkrétní části.
Ekosystémy jsou biologická prostředí. Zahrnují všechny živé bytosti v určité oblasti, jakož i fyzikální vlastnosti této oblasti, které by mohly ovlivnit nebo použít organismy v této oblasti. Mohou to být věci jako vzduch, voda nebo množství slunečního světla. Model musí také brát v úvahu velikost zkoumaného prostředí, protože to může mít vliv na organismy v něm.
Aby se vytvořil funkční matematický model, musí ekolog zjednodušit ekosystém, který se snaží studovat. Toho lze dosáhnout zaměřením na omezený počet druhů nebo skupin, které sdílejí určité rysy. Tyto vlastnosti mohou být behaviorální, biochemické nebo fyzické.
Jakmile ekolog izoluje zájmové organismy, vytvoří pro ně potravní řetězec. Potravinový řetězec je reprezentací vztahů predátorů a kořistí. Například, pokud je zvíře, které je zájmem, kojot, potravinový řetězec by mohl ukázat, že kojota jí králíky, kteří jedí přízemní vegetaci. Kojoty, králíci a vegetace se stanou prvky ekosystémového modelu.
Prvky v ekosystémovém modelu jsou pak spojeny dohromady pomocí matematických funkcí, které popisují jejich vztahy. Složitost ekosystému představuje opět problém pro ekologa. Je obtížné pozorovat, jaký skutečný vliv bude mít spotřeba jediného králíka na kojotskou populaci, takže ekologové používají statistiku, pozorování a další metody, aby dospěli k vzdělanému odhadu. Matematické funkce lze upravit tak, že skutečné události v ekosystému dokazují nebo vyvracejí přesnost modelu ekosystému.
Klasickým ekosystémovým modelem studovaným studenty ekologie je model predátorské kořisti vytvořený v polovině 20. let. Byl vytvořen nezávisle dvěma vědci za jeden rok: americký matematik, chemik a statistik Alfred J Lotka a italský matematik a fyzik Vito Volterra. Jejich model používá dvojici diferenciálních rovnic k reprezentaci predátorů a kořistí. Ačkoli původně popisoval výkyvy populací žraloků a ryb v Jaderském moři, model funguje jako obecný popis vztahu dravec-kořist.