Hvad er en økosystemmodel?
En økosystemmodel er en repræsentation af et økosystem vist i matematisk form. Sådanne modeller bruges i teoretisk økologi til at hjælpe økologer med at studere eksisterende økosystemer og forudsige, hvad der kan ske under visse betingelser. Et økosystem er utroligt komplekst, så en økosystemmodel skal generelt forenkle systemet ved kun at fokusere på bestemte dele.
Økosystemer er biologiske miljøer. De inkluderer alle levende væsener i et bestemt område såvel som de fysiske egenskaber ved det område, der kan påvirke eller bruges af organismerne i det. Dette kan være sådanne ting som luft, vand eller mængde af sollys. Modellen skal også tage højde for størrelsen på miljøet, der undersøges, da dette kan have en indvirkning på organismerne i det.
For at skabe en brugbar matematisk model skal en økolog forenkle det økosystem, han eller hun prøver at studere. Dette kan gøres ved at fokusere på et begrænset antal arter eller grupper, der deler visse træk. Disse træk kan være adfærdsmæssige, biokemiske eller fysiske.
Når økologen har isoleret de interesserede organismer, skaber han eller hun en fødekæde til dem. En fødekæde er en repræsentation af forhold mellem rovdyr og byttedyr. For eksempel, hvis dyret af interesse er coyoten, kan fødevarekæden muligvis vise, at coyoten spiser kaniner, der spiser vegetation på jordoverfladen. Coyoterne, kaninerne og vegetationen vil alle blive elementer i økosystemmodellen.
Elementerne i økosystemmodellen knyttes derefter sammen ved hjælp af matematiske funktioner, der beskriver deres forhold. Igen er kompleksiteten af et økosystem et problem for økologen. Det er vanskeligt at se, hvad der faktisk påvirker forbruget af en enkelt kanin på coyotpopulationen, så økologer bruger statistik, observation og andre metoder til at nå frem til et uddannet gæt. Matematiske funktioner kan justeres, når reelle begivenheder i økosystemet beviser eller modbeviser nøjagtigheden af økosystemmodellen.
En klassisk økosystemmodel studeret af økologestuderende er rovdyr-byttemodellen oprettet i midten af 1920'erne. Det blev skabt uafhængigt af to forskere i løbet af et år: Den amerikanske matematiker, kemiker og statistiker Alfred J Lotka og den italienske matematiker og fysiker Vito Volterra. Deres model bruger et par differentielle ligninger til at repræsentere rovdyr og bytte. Selvom den oprindeligt blev brugt til at beskrive udsving i haj- og fiskebestande i Adriaterhavet, fungerer modellen som en generel beskrivelse af forholdet mellem rovdyr og byttedyr.