Hva er en økosystemmodell?
En økosystemmodell er en representasjon av et økosystem vist i matematisk form. Slike modeller brukes i teoretisk økologi for å hjelpe økologer med å studere eksisterende økosystemer og forutsi hva som kan skje gitt visse betingelser. Et økosystem er utrolig komplekst, så en økosystemmodell må generelt forenkle systemet ved kun å fokusere på bestemte deler.
Økosystemer er biologiske miljøer. De inkluderer alle levende vesener i et bestemt område, så vel som de fysiske egenskapene til det området som kan påvirke eller brukes av organismer i det. Dette kan være ting som luft, vann eller sollys. Modellen må også ta hensyn til størrelsen på miljøet som studeres siden dette kan ha en innvirkning på organismer i den.
For å lage en brukbar matematisk modell, må en økolog forenkle økosystemet han eller hun prøver å studere. Dette kan gjøres ved å fokusere på et begrenset antall arter eller grupper som deler visse egenskaper. Disse egenskapene kan være atferdsmessige, biokjemiske eller fysiske.
Når økologen har isolert organismer av interesse, lager han eller hun en næringskjede for dem. En næringskjede er en representasjon av forhold mellom rovdyr og byttedyr. For eksempel, hvis dyret av interesse er coyoten, kan næringskjeden vise at coyoten spiser kaniner, som spiser vegetasjon på bakkenivå. Koyotene, kaninene og vegetasjonen vil alle bli elementer i økosystemmodellen.
Elementene i økosystemmodellen blir deretter koblet sammen ved hjelp av matematiske funksjoner som beskriver deres relasjoner. Igjen er kompleksiteten i et økosystem et problem for økologen. Det er vanskelig å observere hva som faktisk påvirker forbruket av en enkelt kanin på coyotpopulasjonen, så økologer bruker statistikk, observasjon og andre metoder for å komme frem til en utdannet gjetning. Matematiske funksjoner kan justeres når virkelige hendelser i økosystemet beviser eller motbeviser nøyaktigheten til økosystemmodellen.
En klassisk økosystemmodell studert av økologestudenter er rovdyr-byttemodellen opprettet på midten av 1920-tallet. Det ble opprettet uavhengig av to forskere i løpet av ett år: Den amerikanske matematikeren, kjemikeren og statistikeren Alfred J Lotka og den italienske matematikeren og fysikeren Vito Volterra. Modellen deres bruker et par differensialligninger for å representere rovdyr og byttedyr. Selv om den opprinnelig ble brukt til å beskrive svingninger i hai- og fiskebestander i Adriaterhavet, fungerer modellen som en generell beskrivelse av forholdet mellom rovdyr og byttedyr.