生態系モデルとは？

生態系モデルは、数学的な形式で示される生態系の表現です。 このようなモデルは、生態学者が既存の生態系を研究し、特定の条件が与えられた場合に何が起こるかを予測するために、理論的生態学で使用されます。 エコシステムは非常に複雑であるため、通常、エコシステムモデルは特定の部分のみに焦点を合わせてシステムを簡素化する必要があります。

生態系は生物学的環境です。 それらには、特定の地域のすべての生き物と、その地域の生物に影響を及ぼしたり、その地域の生物によって使用されたりする可能性のあるその地域の物理的特性が含まれます。 これらは、空気、水、日光の量などです。 また、モデルは研究対象の環境のサイズを考慮に入れる必要があります。これは、モデル内の生物に影響を与える可能性があるためです。

実行可能な数学的モデルを作成するために、生態学者は研究しようとしている生態系を単純化する必要があります。 これは、特定の特性を共有する限られた数の種またはグループに焦点を当てることによって実行できます。 これらの特性は、行動的、生化学的または物理的である可能性があります。

生態学者が関心のある生物を分離したら、彼または彼女はそれらの食物連鎖を作成します。 食物連鎖は、捕食者と被食者の関係を表しています。 たとえば、対象の動物がコヨーテである場合、食物連鎖は、コヨーテが地上の植物を食べるウサギを食べることを示すかもしれません。 コヨーテ、ウサギ、植生はすべて生態系モデルの要素になります。

生態系モデルの要素は、それらの関係を記述する数学関数を使用してリンクされます。 繰り返しますが、生態系の複雑さは生態学者にとって問題です。 1匹のウサギの消費がコヨーテの個体群に実際に与える影響を観察するのは難しいため、生態学者は統計、観察、およびその他の方法を使用して、経験に基づいた推測を導き出します。 数学関数は、生態系の実際のイベントが生態系モデルの精度を証明または反証するときに調整できます。

生態学の学生が研究した古典的な生態系モデルは、1920年代半ばに作成された捕食者-被食者モデルです。 1年の間に2人の科学者によって独立して作成されました。米国の数学者、化学者、統計学者のAlfred J Lotkaとイタリアの数学者および物理学者のVito Volterraです。 彼らのモデルは、一対の微分方程式を使用して、捕食者と被食者を表します。 もともとアドリア海のサメと魚の個体数の変動を記述するために使用されていましたが、このモデルは捕食者と被食者の関係の一般的な説明として機能します。