Mikä on ekosysteemimalli?

Ekosysteemimalli on ekosysteemin esitys matemaattisessa muodossa. Tällaisia ​​malleja käytetään teoreettisessa ekologiassa auttamaan ekologia tutkimaan olemassa olevia ekosysteemejä ja ennustamaan, mitä voi tapahtua tietyissä olosuhteissa. Ekosysteemi on uskomattoman monimutkainen, joten ekosysteemimallin on yleensä yksinkertaistettava järjestelmää keskittymällä vain tiettyihin osiin.

Ekosysteemit ovat biologisia ympäristöjä. Niihin sisältyvät kaikki tietyn alueen elävät olennot sekä alueen fyysiset ominaisuudet, jotka voivat vaikuttaa alueen organismeihin tai joita ne voivat käyttää. Nämä voivat olla esimerkiksi ilmaa, vettä tai auringonvaloa. Mallissa on otettava huomioon myös tutkittavan ympäristön koko, koska sillä voi olla vaikutuksia siinä oleviin organismeihin.

Voidakseen luoda toimivan matemaattisen mallin ekologin on yksinkertaistettava ekosysteemiä, jota hän yrittää tutkia. Tämä voidaan tehdä keskittymällä rajalliseen määrään lajeja tai ryhmiä, joilla on tiettyjä piirteitä. Nämä piirteet voivat olla käyttäytymiseen liittyviä, biokemiallisia tai fyysisiä.

Kun ekologi on eristänyt kiinnostavat organismit, hän luo heille ravintoketjun. Elintarvikeketju edustaa saalistaja-saalis-suhteita. Esimerkiksi jos kiinnostava eläin on kojootti, ravintoketju saattaa osoittaa, että kojootti syö kaneja, jotka syövät maanpinnan kasvillisuutta. Kojootit, kanit ja kasvillisuus tulevat kaikki ekosysteemimallin osiksi.

Ekosysteemimallin elementit linkitetään sitten yhteen käyttämällä matemaattisia funktioita, jotka kuvaavat niiden suhteita. Ekosysteemin monimutkaisuus on jälleen ongelma ekologille. On vaikea havaita, mikä todellinen vaikutus yhden kanin kulutuksella on kojoottipopulaatioon, joten ekologit käyttävät tilastoja, havaintoja ja muita menetelmiä päästäkseen perusteltuun arvaukseen. Matemaattisia toimintoja voidaan säätää, kun ekosysteemin todelliset tapahtumat osoittavat tai kiistävät ekosysteemimallin tarkkuuden.

Klassinen ekologian opiskelijoiden tutkima ekosysteemimalli on 1920-luvun puolivälissä luotu saalistaja-saalis-malli. Sen loivat itsenäisesti kaksi tiedemiestä vuoden aikana: yhdysvaltalainen matemaatikko, kemisti ja statistiikka Alfred J Lotka ja italialainen matemaatikko ja fyysikko Vito Volterra. Heidän mallissaan käytetään differentiaaliyhtälöitä edustamaan saalistajia ja saalista. Vaikka mallia käytettiin alun perin kuvaamaan hai- ja kalakantojen vaihteluja Adrianmerellä, malli toimii yleisenä kuvauksena saalistaja-saalis-suhteesta.