Оптимизационные модели динамики популяций : На примере популяций лесных насекомых

• Автор: Исхаков, Тимур Рауфович
• Шифр специальности: 05.13.01, 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 123 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ МОДЕЛИ ДИНАМИКИ ПОПУЛЯЦИЙ И МЕЖПОПУЛЯЦИОННЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ

Динамика изолированной популяции.

Классификация биотических взаимодействий.

Конкуренция

Жертваэксплуататор

Основные модификации модели ЛоткиВольтерра.

Модель Колмогорова.

Комменсализм.

Аменсализм.
Мутуализм
Протокооперация.
Облигатный мутуализм.
Оптимизационные модели популяционной динамики
ГЛАВА 2. ОПТИМИЗАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ МЕЖПОПУЛЯЦИОННЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ.
Модель конкуренции за быстро возобновляемый ресурс
Модель системы хищникжертва.
Имитационный эксперимент.
Классификация косвенных взаимодействий.
ГЛАВА 3. НАСЕКОМЫЕ КАК ПОТРЕБИТЕЛИ И ОПТИМИЗАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ ВСПЫШЕК МАССОВОГО РАЗМНОЖЕНИЯ.
Популяционноэнергетическая модель.
Влияние потребления корма на массу особи.
Влияние популяции на цены усвоения корма и синтеза
БИОМАССЫ.
Качественная динамика численности популяции в модели
Имитационная модель
ГЛАВА 4. МОДЕЛИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ДИНАМИКИ ПОПУЛЯЦИЙ ОПТИМИЗАЦИОННЫЙ ПОДХОД
Пространственная оптимизация роста.
ОЦЕКА ЗАТРАТ ПОПУЛЯ1 ЩИ НА ПЕРЕМЕЩЕНИЕ.
Численный экспериме гг.
Расширение местообитания
Сжатие местообитания
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА


Классификация типов межпопуляционного взаимодействия, основанная на оптимизационном подходе, включает в себя прямые и косвенные взаимодействия. Можно выделить два типа прямых (конкуренция, «хищник-жертва») и шесть типов косвенных взаимодействий. По характеру изменения массы особей можно выделить два типа вспышек массового размножения популяции насекомых. Для первого режима характерно увеличение массы особей в процессе вспышки, для второго - уменьшение массы. Перемещение популяции в пространстве может моделироваться с учетом проявления эффекта Олли и компромисса между риском гибели от недостатка ресурсов и расходами на перемещение особей. Публикации. По результатам работы опубликовано печатных работ, в том числе статьи в ведущем российском журнале - «Докладах Академии Наук». Апробация работы. Результаты работ докладывались на международных, российских и региональных научных конференциях и симпозиумах: «Биология — Наука XXI века» (Пущино , ), «Моделирование Неравновесных Систем» (Красноярск , ), «Гомеостаз и экстремальные состояния организма», (Красноярск ), “,h Scientific Assembly COSPAR” (Париж, ). РФ № А-2. Диссертация состоит из введения, четырёх глав и выводов. Работа содержит 4 таблицы, рисунков, библиография включает 0 наименований. Глава 1. Подавляющее большинство математических моделей динамики численности популяций построено на основе балансовых соображений. Классическая схема вывода уравнения такого рода приведена, например, в работе (Исаев и др. Ц + А/) = х(() + В(х,ґ,А/) - 0(Г,х, А/) + /(*,/, А/) - ? А/) (1. В(х,і,Аі) - число особей родившихся за промежуток времени дг, ? Д/)-число особей, умерших за этот промежуток времени, І(х,/,Аі) Е(х,/,А/) -количество, соответственно, иммигрировавших и эмигрировавших особей. Рассматривается случай стационарных внешних условий, при которых входящие в уравнение (1) функции не будут явно зависеть от времени. Разложением функций в (1. Дг) = хЦ) + Ь(х)А1 -с! А/ + о( А/) где Ь(х) и (1(:х) — функции интенсивности соответственно рождения и смерти особей. Ь(х)-<1(х) (1. Очень большой класс балансовых моделей, получается из уравнения (1. При выводе уравнения (1. При этом следует отметить, что модели этого класса могут с успехом использоваться для описания динамики популяций взаимодействующих как со средой обитания (через лимитирующие ресурсы) так и с другими популяциями (например, различного рода хищниками), при условии, что среда остается стационарной. Как уже упоминалось выше, большая часть моделей динамики численности была построена исходя из изложенных выше балансовых соображений. Первой моделью такого рода и, одновременно, первым примером применения математического моделирования к экологии была работа Мальтуса «Опыт о законе народонаселения» (МаНИш, ). В этой работе впервые было сформулировано представление о том, что численность популяции, которой предоставлена возможность неограниченно размножаться, растёт во времени в геометрической прогрессии. Ах, (1. Решением этого уравнения является функция *(/) = х0Ехр(АхУ, вследствие чего уравнение (1. Это уравнение выражает один из базовых принципов математической экологии, который утверждает, что в неограниченной стационарной и благоприятной к организмам среде размер популяции экспоненциально возрастает (Свирежев, ). Варли и др. На рис. Рис 1. Численности жуков в культуре, начатой с одной пары Rhizopertha dominica в г зерен пшеницы, который каждую неделю просеивали и дополняли до г (Crombie, ). Несмотря на то, что к подобному виду кривой размножения популяции могут приводить и процессы, не связанные непосредственно с конкуренцией за ресурсы, например, автоингибирование (Gause, ), большая часть исследований динамики изолированных популяций была сосредоточена именно на анализе процессов внутривидовой конкуренции. При рассмотрении процессов внутривидовой конкуренции некоторые авторы различают две крайние формы конкуренции - «соперничество» и «жестокая» конкуренция (Nicholson, ). При соперничестве часть особей популяции получают все необходимое для выживания и размножения, остальные же получают недостаточно и либо умирают, либо не получают возможности размножаться.