Название: Экология и экономика природопользования - Лопатина Г.Н.

Жанр: Экология

Рейтинг:

Просмотров: 1296

           экосистем

Отношения между живыми организмами в экосистеме характеризуются отношениями типа «хищник — жертва». Для популяции живых организмов характерны определенные устойчивые пропорции или колебания в численности, если на них не оказывают влияние неожиданные факторы: стихийные бедствия, вмешательство человека. Описание процессов, которые происходят в природе, подчас весьма сложны, и ученые рассматривают, предлагают и отвергают различные гипотезы, объясняющие анализируемые явления. Например, колебания в численности в популяции рыси в Канаде соответствуют колебаниям численности их основной жертвы — зайца-беляка. Данные конторы Гудзон-Бей Компани позволяют анализировать численность популяции обоих животных за длительный период времени (рис. 13.6).

Базируясь на том, что колебания численности хищников и жертвы нередко тесно связаны между собой, некоторые ученые-экологи выдвинули гипотезу, в соответствии с которой увеличение популяции зайцев сопровождается увеличением популяции рыси, которая в конце концов достигает такой плотности, что популяция зайца не может выдержать давление рыси и начинает сокращаться. Вслед за этим численность рыси также сокращается. Когда рыси становится мало, популяция зайца вновь восстанавливается и цикл возобновляется.

Рис. 13.6. Циклические колебания численности зайца-беляка

                 и рыси в районе Гудзонова залива

Такая гипотеза может быть отображена в виде знакового графа (рис. 13.7). Здесь в виде кружков отображается численность рыси и зайца-беляка, а в виде стрелок - воздействия одного показателя на другой.

Рис. 13.7. Отображение гипотезы взаимного регулирования

                           популяции рыси и зайцев

Знак «—» на дуге от вершины «Рысь» к вершине «Заяц» показывает, что рост популяции рыси уменьшает популяцию зайцев. Обратная дуга имеет знак «+», что означает фиксацию факта влияния увеличения числа зайцев на увеличение популяции рыси. Таким образом, на рис. 13.6 изображен знаковый ориентированный граф (орграф). С помощью построенного знакового орграфа можно выяснить важные свойства изучаемой экосистемы. Конечно, это исследование будет носить предварительный характер, но наша задача — оценить справедливость высказанной гипотезы и определить тенденции развития такой экосистемы. Для моделирования на основе знакового орграфа следует воспользоваться импульсным процессом. Если увеличение показателя принять за 1 балл и начальное увеличение дать популяции зайцев, то в следующий момент популяция рыси увеличится также на единицу за счет передачи начального импульса в размере единицы от зайцев к рыси по дуге, имеющей знак «+». Далее увеличение рыси должно быть передано показателю зайцев. Поскольку дуга, соединяющая показатель «Рысь» и показатель «Заяц», имеет знак «—», то популяция зайцев уменьшится на единицу и будет равна нулю. Процесс будет продолжаться циклично. Динамика экосистемы «Рысь — Зайцы» показана на рис. 13.8.

Рис. 13.8. Тенденция изменения взаимного регулирования

                  численности популяции рыси и зайцев (на базе

                  знакового орграфа — рис. 13.7)

Модель демонстрирует гипотезу, выдвинутую рядом ученых. Величины изменения популяции даны в баллах, поскольку слишком грубая модель влияния не дает возможности численно оценить изменения популяции. С помощью приведенной модели и рассчитанных графиков можно лишь получить подтверждение гипотезы о наличии колебаний в обеих популяциях.

Однако данной гипотезе многое противоречит:

• популяция рысей не может увеличиваться с такой скоростью, чтобы вызвать сокращение популяции зайца;

• на некоторых островках, где рыси нет, наблюдаются такие же колебания численности зайца-беляка, как и на материке.

Другая гипотеза заключается в том, что циклы численности популяции зайцев вызваны периодическим снижением качества и количества растений, которыми питается заяц, что в свою очередь вызывает сокращение популяции этих животных, создавая возможность для восстановления растительности после ее чрезмерного выедания. Колебания численности рыси пассивно следуют за циклическими изменениями популяции их жертвы. В этом случае можно построить иную модель на базе знакового орграфа (рис. 13.9).

Рис. 13.9. Знаковый орграф, отображающий гипотезу колебаний

                 численности зайцев вследствие периодического изменения