Исследование трофических сетей с использованием имитационного моделирования

УДК 573.22 + 591.553.5

В. В. Бригадиренко

Днепропетровский национальный университет, г. Днепропетровск, Украина

Ключевые слова: имитационное моделирование, трофическая сеть, консорция, продуктивность, устойчивость, динамика экосистемы

RESEARCH OF TROPHIC NETS BY SIMULATING METHODS

V. V. Brigadirenko

DnipropetrovskNationalUniversity, Dnipropetrovsk, Ukraine

Key words: simulating, consortium, trophic net, productivity, stability, ecosystem dynamics

Увеличение объема и структурированности моделируемых систем связано с экспоненциальным возрастанием количества связей в модели, проявлением новых механизмов взаимодействия между элементами системы. В связи с этим описание системы совокупностью уравнений в интегральной форме становится очень громоздким.

Для изучения сообществ подстилочных беспозвоночных нами проведено моделирование трофических взаимодействий в трофической сети, состоящей из восьми популяций видов–полифагов, находящихся на трех трофических уровнях. Проводилось совместное изменение более пятидесяти параметров с целью подбора оптимального соотношения, обеспечивающено максимально длительное время существования системы. В результате нескольких сотен испытаний модели подтверждены закономерности, установленные для природных экосистем эмпирическим путем. Основные выводы можно сформулировать следующим образом.

1. Для обеспечения стабильности структуры трофической сети размеры хищника должны быть соизмеримы с размерами жертвы. Уменьшение размеров хищника должно быть связано с увеличением скорости его размножения. Значительно большие размеры хищника по сравнению с размерами жертвы связаны с резким уменьшением скорости его размножения.

2. При переходе вверх по уровням трофической сети скорость размножения уменьшается, стремясь к нулю на вершине трофической сети.

3. С увеличением количества уровней в трофической сети биомасса популяций видов, находящихся на промежуточных уровнях, возрастает.

4. Добавление в экосистему популяции хищника, родственного виду, уже входящему в ее состав, не приводит к дестабилизации трофической сети, если масса тела коренного вида в 2–3 и более раз превышает массу тела вселенца.

5. Монотонные изменения отдельных параметров трофической сети приводят к ступенчатым изменениям других параметров системы. С увеличением сложности системы возрастает значение принципа диалектики о переходе количества в качество.

6. Полигональность (многовершинность), характерная для большинства трофических сетей в природе, обеспечивается присутствием в системе полифагов. Наличие таких видов в консорции дает возможность перераспределять нагрузки между отдельными узлами трофической сети, увеличивает устойчивость системы.

7. Существует несколько альтернативных стационарных состояний трофической сети, при которых она способна существовать длительный отрезок времени. При отклонении одного из параметров от оптимального уровня включаются механизмы, приводящие к изменению других параметров трофической сети и скачкообразному переходу системы в другое стационарное состояние.

8. С увеличением количества связей в системе продолжительность ее существования увеличивается.

9. При стабильных внешних условиях время существования трофической сети меньше продолжительности ее существования в условиях изменяющихся факторов окружающей среды. Это связано с различной направленностью воздействия факторов на отдельные виды – компоненты трофической сети.

10. Возникновение жизненных циклов, в которых требования вида к факторам среды на отдельных этапах индивидуального развития различны, является приспособлением к изменениям функционирования системы более высокого уровня (трофической сети).

Имитационное моделирование взаимодействий видов в трофических сетях позволяет лучше понять закономерности формирования природных биологических сообществ. Нами проанализировано сообщество, в котором регулирующими факторами являются численность кормовых объектов и воздействие хищников. В природных условиях кроме структурных характеристик трофической сети на все виды оказывают воздействие десятки внешних факторов, причем их влияние на каждый из компонентов системы различно. Дальнейшее усовершенствование методики моделирования позволит определять значение для экосистемы отдельных факторов среды, и в перспективе, вероятно, создавать и оптимизировать сообщества живых организмов в искусственных условиях.


Zoocenosis — 2005
 Біорізноманіття та роль зооценозу в природних і антропогенних екосистемах: Матеріали ІІІ Міжнародної наукової конференції. – Д.: Вид-во ДНУ, 2005. – С. 112-113.

Розповісти колегам:

Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники