Co to jest model ekosystemu?
Model ekosystemu to reprezentacja ekosystemu pokazana w formie matematycznej. Takie modele są stosowane w ekologii teoretycznej, aby pomóc ekologom badać istniejące ekosystemy i przewidywać, co może się wydarzyć w określonych warunkach. Ekosystem jest niezwykle złożony, więc model ekosystemu musi zasadniczo uprościć system, koncentrując się tylko na określonych częściach.
Ekosystemy to środowiska biologiczne. Obejmują one wszystkie żywe stworzenia w określonym obszarze, a także cechy fizyczne tego obszaru, które mogą wpływać na organizmy znajdujące się w nim lub z niego korzystać. Mogą to być np. Powietrze, woda lub ilość światła słonecznego. Model musi także uwzględniać wielkość badanego środowiska, ponieważ może to mieć wpływ na znajdujące się w nim organizmy.
Aby stworzyć wykonalny model matematyczny, ekolog musi uprościć ekosystem, który próbuje zbadać. Można tego dokonać, skupiając się na ograniczonej liczbie gatunków lub grup o wspólnych cechach. Cechy te mogą być behawioralne, biochemiczne lub fizyczne.
Gdy ekolog wyodrębni interesujące organizmy, tworzy dla nich łańcuch pokarmowy. Łańcuch pokarmowy jest reprezentacją relacji drapieżnik-ofiara. Na przykład, jeśli zwierzęm będącym przedmiotem zainteresowania jest kojot, łańcuch pokarmowy może pokazywać, że kojot je króliki, które jedzą roślinność z poziomu gruntu. Kojoty, króliki i roślinność staną się elementami modelu ekosystemu.
Elementy w modelu ekosystemu są następnie łączone ze sobą za pomocą funkcji matematycznych opisujących ich relacje. Ponownie złożoność ekosystemu stanowi problem dla ekologa. Trudno jest zaobserwować, jaki faktyczny wpływ będzie miało spożycie pojedynczego królika na populację kojotów, dlatego ekolodzy wykorzystują statystyki, obserwacje i inne metody, aby dojść do wykształcenia. Funkcje matematyczne można korygować, gdy rzeczywiste zdarzenia w ekosystemie potwierdzają lub obalają dokładność modelu ekosystemu.
Klasycznym modelem ekosystemu badanym przez studentów ekologii jest model drapieżnik-ofiara stworzony w połowie lat dwudziestych. Została stworzona niezależnie przez dwóch naukowców w ciągu jednego roku: matematyka z USA, chemika i statystyki Alfreda J Lotkę oraz włoskiego matematyka i fizyka Vito Volterrę. Ich model wykorzystuje parę równań różniczkowych do reprezentowania drapieżników i ofiar. Choć pierwotnie używany do opisywania wahań populacji rekinów i ryb w Morzu Adriatyckim, model ten służy jako ogólny opis relacji drapieżnik-ofiara.