Τι είναι ένα μοντέλο οικοσυστήματος;

Ένα μοντέλο οικοσυστήματος είναι μια αναπαράσταση ενός οικοσυστήματος που εμφανίζεται σε μαθηματική μορφή.Τέτοια μοντέλα χρησιμοποιούνται στη θεωρητική οικολογία για να βοηθήσουν τους οικολόγους να μελετήσουν τα υπάρχοντα οικοσυστήματα και να προβλέπουν τι μπορεί να συμβεί δεδομένου ορισμένων προϋποθέσεων.Ένα οικοσύστημα είναι απίστευτα περίπλοκο, οπότε ένα μοντέλο οικοσυστήματος γενικά πρέπει να απλοποιήσει το σύστημα εστιάζοντας μόνο σε συγκεκριμένα μέρη.

Τα οικοσυστήματα είναι βιολογικά περιβάλλοντα.Περιλαμβάνουν όλα τα ζωντανά πλάσματα σε μια συγκεκριμένη περιοχή καθώς και τα φυσικά χαρακτηριστικά αυτής της περιοχής που μπορεί να επηρεάσουν ή να χρησιμοποιηθούν από τους οργανισμούς σε αυτό.Αυτά θα μπορούσαν να είναι πράγματα όπως ο αέρας, το νερό ή το ποσό του ηλιακού φωτός.Το μοντέλο πρέπει επίσης να λαμβάνει υπόψη το μέγεθος του περιβάλλοντος που μελετάται, δεδομένου ότι αυτό μπορεί να έχει επίδραση στους οργανισμούς σε αυτό.

Για να δημιουργηθεί ένα λειτουργικό μαθηματικό μοντέλο, ένας οικολόγος πρέπει να απλοποιήσει το οικοσύστημα που προσπαθεί να μελετήσει.Αυτό μπορεί να γίνει εστιάζοντας σε περιορισμένο αριθμό ειδών ή ομάδων που μοιράζονται ορισμένα χαρακτηριστικά.Αυτά τα χαρακτηριστικά θα μπορούσαν να είναι συμπεριφορικά, βιοχημικά ή φυσικά.

Μόλις ο οικολόγος έχει απομονώσει τους οργανισμούς ενδιαφέροντος, δημιουργεί μια τροφική αλυσίδα γι 'αυτούς.Μια τροφική αλυσίδα είναι μια αναπαράσταση των σχέσεων Predator-Prey.Για παράδειγμα, εάν το ζώο που ενδιαφέρει είναι το κογιότ, η τροφική αλυσίδα μπορεί να δείξει ότι το κογιότ τρώει κουνέλια, τα οποία τρώνε βλάστηση στο επίπεδο του εδάφους.Οι κογιότες, τα κουνέλια και η βλάστηση θα γίνουν όλα στοιχεία στο μοντέλο του οικοσυστήματος.

Τα στοιχεία στο μοντέλο οικοσυστήματος συνδέονται στη συνέχεια μαζί χρησιμοποιώντας μαθηματικές λειτουργίες που περιγράφουν τις σχέσεις τους.Και πάλι η πολυπλοκότητα ενός οικοσυστήματος παρουσιάζει ένα πρόβλημα για τον οικολόγο.Είναι δύσκολο να παρατηρηθεί αυτό που θα επηρεάσει η πραγματική κατανάλωση ενός μόνο κουνελιού στον πληθυσμό του κογιότ, έτσι ώστε οι οικολόγοι να χρησιμοποιούν στατιστικά στοιχεία, παρατήρηση και άλλες μεθόδους για να φτάσουν σε μια μορφωμένη εικασία.Οι μαθηματικές λειτουργίες μπορούν να προσαρμοστούν καθώς τα πραγματικά γεγονότα στο οικοσύστημα αποδεικνύουν ή διαψεύσουν την ακρίβεια του μοντέλου οικοσυστήματος.

Ένα κλασικό μοντέλο οικοσυστήματος που μελετήθηκε από τους φοιτητές της οικολογίας είναι το μοντέλο Predator-Prey που δημιουργήθηκε στα μέσα της δεκαετίας του 1920.Δημιουργήθηκε ανεξάρτητα από δύο επιστήμονες στο διάστημα ενός έτους: Μαθηματικός, χημικός και στατιστικός Alfred J Lotka και Ιταλός μαθηματικός και φυσικός Vito Volterra.Το μοντέλο τους χρησιμοποιεί ένα ζευγάρι διαφορικών εξισώσεων για να αντιπροσωπεύει τους θηρευτές και το θήραμα.Παρόλο που αρχικά χρησιμοποιείται για να περιγράψει τις διακυμάνσεις των πληθυσμών καρχαρία και ψαριών στην Αδριατική Θάλασσα, το μοντέλο λειτουργεί ως γενική περιγραφή της σχέσης αρπακτικών.