Исследование биофизических механизмов динамики пространственно распределенных популяций под воздействием биологической и динамической инвазии. Математическое моделирование

• Автор: Гоник, Мария Михайловна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 169 с. : ил.

Введение.

Регулярная и хаотическая динамика популяций.

Синхронизация.

Перенос биомассы и формирование пространственных структур.

Инвазия.
Заключение
Глава 3. Биологическая инвазия насекомыхвредителей, устойчивых к Вь токсину математическая модель агроэкосистемы, включающей трансгенные Ви растения
Введение

Математическая модель динамики агроэкосистемы.

Результаты
Часть 1. Собственная динамика агроэкосистсмы в условиях инвазии В1устойчивых насекомых
1.1 Исследование точечной модели.
1.2 Исследование распределенной модели.
Часть 2. Динамика агроэкосистсмы с учетом периодической репродукции насекомых и посева ВГрастеиий.
2.1 Формирование пространственных неоднородностей в
распределении биомассы насекомых и В1растений
2.2 Динамика усредненной по пространству биомассы растений
Часть 3 Исследование устойчивости функционирования агроэкосистсмы в условиях биологической инвазии ВГустойчивых насекомых
3.1 Влияние пониженной всхожести семян в условиях зон рискованного земледелия.
3.2 Влияние притока ВМувствительных насекомых
Обсуждение
Глава 4. Биологическая инвазия промежуточного хищника математическая модель динамики рыбного сообщества оз. Сямозеро.
Введение
Математическая модель динамики рыбного сообщества.
Результаты
Часть 1. Динамика экосистемы в отсутствии вселенца.
1.1 Исследование однородной модели.
1.2 Исследование неоднородной модели.
Часть 2. Динамика экосистемы в условиях биологической инвазии
Обсуждение
Глава 5. Динамическая инвазия хаоса в популяции коловраток
Введение
Математическая модель динамики популяции коловраток.
Результаты
Часть 1. Популяционная динамика в двух связанных биотопах
Часть 2. Популяционная динамика в цепочке связанных биотопов
Обсуждение.
Глава 6. Выводы
Список литературы


Такой качественный ответ представляет, тем не менее, большую ценность в вопросах, имеющих принципиальное значение, таких как выяснение фундаментальных законов и причин, определяющих динамик реальной системы. Рояма , следующим образом сформулировал основной вопрос популяционной динамики Почему экологические популяции осциллируют, и осциллируют именно так, а не иначе Таким образом, суть популяционной экологии состоит в том, чтобы дать понимание тех механизмов, которые управляют колебаниями биомассы популяций во времени и пространстве , , , . Материалом для анализа становятся записи изменений численности популяций в течение времени, достаточного для того, чтобы проводить статистические оценки процессов динамики . , . В большинстве случаев сбор данных инициируется потребностями общества, в частности потребностями рыбного промысла v , , или необходимостью контроля поведения сельскохозяйственных вредителей , . Однако проблемы биоразнообразия в природе i, приводят к необходимости сбора данных также о поведении нецелевых популяций i, . В частности, в течение двадцатого века объектом для исследования периодических и квазипериодических колебаний биомассы популяций в пространстве и времени стали насекомые, поедающие лиственный покров деревьев лесного массива i, , . Большинство таких насекомых обитают в естественной среде, которая практически не подвергается антропогенному воздействию, и, таким образом, представляют собой удобный объект для длительных исследований. Возможность длительного сбора образцов очень важна для популяционной динамики, так как многие динамические эффекты проявляются только спустя двадцать и более лет наблюдений. Несмотря на периодические вспышки своей численности, насекомым редко удается полностью уничтожить лиственный покров. Обзоры исследовательских работ i, , свидетельствуют о существовании периодичности в колебаниях биомассы популяций лесных насекомых. Основным контраргументом становится утверждение, что экспериментальные ряды слишком коротки лет, для того чтобы утверждать, что среди них можно обнаружить регулярные колебания биомассы насекомых. Большинство исследователей указывает на периоды длиной 8 лет, что предполагает регистрацию всего двухтрех колебания за все время наблюдений. В поддержку гипотезы о возможности существований регулярных колебаний в изменениях биомассы природных популяций экологитеоретики приводят осцилляции, которые воспроизводятся математическими моделями динамики популяций. Периодические осцилляции лучше всего описываются нелинейными процессами, несмотря на то, что некоторые линейные модели способны также демонстрировать квазипериодическое поведение , i . . Существует множество нелинейных процессов, которые могут воспроизводить периодическое поведение биомассы популяций например, отношения хищникжертва, паразитхозяин V, , , , , , . Математическое моделирование показывает, что нелинейные процессы способны стать причиной возникновения различных видов популяционной динамики, которые включают равновесную динамику, предельные циклы, хаос , i, , . При наблюдении за природными популяциями часто регистрируются существенно нерегулярные всплески и падения биомассы. Одно из объяснений такого явления это внешние стохастические возмущения i . Однако другой причиной подобного нерегулярного поведения могут стать эндогенные детерминистические факторы, такие как взаимодействие популяций. Идея о возможности существования детерминированных хаотических колебаний в динамике популяций принадлежит экологамтеоретикам. Детерминированный хаос, это такое поведение системы, при котором ее динамика описывается детерминированными функциональными взаимоотношениями, однако обладает значительной чувствительностью к начальным условиям. Небольшие различия в начальных условиях экспоненциально нарастают со временем, Такое поведение системы характеризуется положительной ляпуновской экспонентой.