Как математические модели помогают экологам прогнозировать будущее видов

N+1Наука

Считай по головам

Как математические модели помогают экологам прогнозировать будущее видов

Марина Попова

Одна из ключевых проблем современной экологии — сохранение разнообразия видов. Чтобы ее решить, экологи учатся прогнозировать численность животных, находящихся в зоне риска. В этом им помогает математическое моделирование, которое позволяет учитывать десятки экологических факторов и подбирать оптимальные условия для восстановления популяции. Мы расскажем о том, как строятся математические модели в экологии и как полученные расчеты помогают сохранить численность редких животных.

Со времен древнейших цивилизаций люди собирали знания об окружающей среде, в том числе о повадках диких животных и местах их обитания. Подход к изучению природы становился все более детальным и систематизированным, и к моменту возникновения экологии во второй половине XIX века, люди уже описали десятки тысяч биологических видов и даже имели некоторое представление об их численности.

В начале XX века стало очевидно, одни лишь полевые наблюдения не могут дать полной картины жизнедеятельности вида. Чтобы более точно прогнозировать будущее различных популяций, экологи начали разрабатывать собственный математический аппарат. Они научились строить модели, которые позволяли строить прогнозы и исследовать взаимосвязи между развитием видов и состоянием окружающей среды.

Первые математические уравнения, которые использовались экологами, не были специализированными и заимствовались из других наук. К примеру, основой для прогнозирования численности вида в свое время стало уравнение Томаса Мальтуса, ученого-демографа. Первоначально оно служило математическим выражением закона, согласно которому народонаселение растет в геометрической прогрессии, а средства существования — в арифметической, что неизбежно приводит к кризисам перенаселения.

N — численность популяции. b — рождаемость, то есть количество потомков, которых может воспроизвести особь в единицу времени. d — смертность, то есть количество особей, которые умирают в единицу времени. dN — приращение численности популяции за интервал времени dt. Разница между рождаемостью и смертностью обозначается (b—d) = r и называется коэффициентом размножения.

Уравнение Мальтуса показывало рост численности популяции, которую ничто не ограничивает. В реальности это невозможно, ведь емкость среды обитания всегда ограничена — ресурсы, необходимые для жизни, не могут быть бесконечными. Поэтому следующим логичным шагом для понимания популяционной динамики стало уравнение Ферхюльста, которое показывало рост численности уже с учетом ограничений среды:

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

QLED или OLED: как правильно выбрать телевизор? QLED или OLED: как правильно выбрать телевизор?

В чем разница между телевизорами QLED или OLED?

ТехИнсайдер
Зараженные токсоплазмой детеныши гиен стали смелее Зараженные токсоплазмой детеныши гиен стали смелее

Из-за влияния паразита у них исчез страх перед львами

N+1
Самца серого кита заподозрили в рекордном путешествии длиной 27 тысяч километров Самца серого кита заподозрили в рекордном путешествии длиной 27 тысяч километров

Серый кит проделал путь с севера Тихого океана до побережья Намибии

N+1
Харассмент на работе: что это такое и как с ним бороться Харассмент на работе: что это такое и как с ним бороться

Что делать тем, кто подвергся харассменту? Выясняем вместе с экспертами

Psychologies
Шут или герой нашего времени: чему стоит поучиться у Моргенштерна? Шут или герой нашего времени: чему стоит поучиться у Моргенштерна?

Почему Моргенштерн вызывает столько эмоций и чему это может нас научить?

Psychologies
Когда прошлое не дает двигаться вперед Когда прошлое не дает двигаться вперед

Случалось ли вам чувствовать, что вы словно буксуете?

Psychologies
Маша Белик Маша Белик

Дизайнер Маша Белик. Ее платья носят Юля Снигирь и Софья Эрнст

Собака.ru
Мальчики учат нас краситься: 10 самых популярных бьюти-блогеров парней Мальчики учат нас краситься: 10 самых популярных бьюти-блогеров парней

Лучшие бьюти-блогеры - мужчины, овладевшие мастерством визажа в идеале

Cosmopolitan
Нужно ли вмешиваться в чужие конфликты? Нужно ли вмешиваться в чужие конфликты?

Так стоит ли пытаться мирить близких людей?

Psychologies
Взгляд изнутри: 5 книг для тех, кто готов посмотреть на мировую историю без розовых очков Взгляд изнутри: 5 книг для тех, кто готов посмотреть на мировую историю без розовых очков

Книги, которые помогут трезво посмотреть на исторические события

Популярная механика
Для кожи, пищеварения и от стресса: лекарственные растения с подоконника Для кожи, пищеварения и от стресса: лекарственные растения с подоконника

Какие лекарственные растения можно вырасти дома

Cosmopolitan
Не подавлять, а контролировать: как обуздать родительский гнев Не подавлять, а контролировать: как обуздать родительский гнев

Психолог: как справиться с родительским гневом, не навредив ни себе, ни ребенку

Forbes
Левински, Абедин, Дэвис-Фарель. Три стажерки Белого дома. Отрывок из книги Карин Тюиль «Дела человеческие» Левински, Абедин, Дэвис-Фарель. Три стажерки Белого дома. Отрывок из книги Карин Тюиль «Дела человеческие»

Фрагмент из романа Карин Тюиль о судебном разбирательстве в эпоху #MeToo

СНОБ
«Моцарт видит меня именно таким, какой я есть на самом деле» «Моцарт видит меня именно таким, какой я есть на самом деле»

Музыкант Алексей Воробьёв и его корги Моцарт

OK!
Это провокация Это провокация

Гарри Нуриев рассказал, кто и что интересует его в современном искусстве

AD
Уехать, чтобы вернуться к себе: как не разочароваться в отпуске? Уехать, чтобы вернуться к себе: как не разочароваться в отпуске?

Как все-таки отдохнуть по-настоящему?

Psychologies
3 главных средства для ухода за лицом 3 главных средства для ухода за лицом

Что нужно, чтобы всегда выглядеть свежей

Cosmopolitan
Пища будущего: космические эксперименты с альтернативным мясом и гипоаллергенный кальмар Пища будущего: космические эксперименты с альтернативным мясом и гипоаллергенный кальмар

Морепродукты, напечатанные на 3D-принтере, и мясо из стволовых клеток

Популярная механика
13 простых способов чувствовать себя лучше, чем вчера 13 простых способов чувствовать себя лучше, чем вчера

Оздоровительные мероприятия, на которые нужно меньше пяти минут

Maxim
Микробы, облысение, мультфильмы, яйца и бабочки — панические страхи звезд Микробы, облысение, мультфильмы, яйца и бабочки — панические страхи звезд

Разберемся в квалификации звездных страхов

Cosmopolitan
Что в токене тебе моем Что в токене тебе моем

Что такое NFT и как этот термин связан с миром современного искусства

AD
«Предпринимательство и занятость в эпоху гиганомики»: дискуссия на ПМЭФ «Предпринимательство и занятость в эпоху гиганомики»: дискуссия на ПМЭФ

Как цифровой бизнес и государство могут помочь развитию малого бизнеса?

Forbes
Праздник, который всегда с тобой: кто и зачем каждый год ездит на Дягилевский фестиваль Праздник, который всегда с тобой: кто и зачем каждый год ездит на Дягилевский фестиваль

Кто и зачем каждый год ездит на Дягилевский фестиваль

Seasons of life
«Нет смысла соревноваться с диктаторами в красноречии» «Нет смысла соревноваться с диктаторами в красноречии»

Мел Брукс о том, почему нужно смеяться

Weekend
Энергия оргазма: в чем секрет женского удовольствия? Энергия оргазма: в чем секрет женского удовольствия?

Как даосская традиция описывает женский оргазм?

Psychologies
Георгий Курасов: Георгий Курасов:

Георгий Курасов рассказывает о профессии художника

Караван историй
Как сбросить 10 кг за месяц: можно ли быстро похудеть и не навредить здоровью Как сбросить 10 кг за месяц: можно ли быстро похудеть и не навредить здоровью

Последствия резкого похудения могут обернуться катастрофой для организма

Cosmopolitan
Тайны дворца просветления: кто, как и зачем создает буддистские мандалы Тайны дворца просветления: кто, как и зачем создает буддистские мандалы

Буддизм дал миру множество интереснейших культурный феноменов

Вокруг света
Научный подход к счастью: 5 книг, которым можно доверять Научный подход к счастью: 5 книг, которым можно доверять

Книги, в которых счастье рассматривается с научной точки зрения

Популярная механика
Самое большое простое число Самое большое простое число

«СБПЧ» – самая веселая и умная группа русской инди-сцены

Собака.ru
Открыть в приложении