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

Была лидером рынка, но проиграла Samsung и Apple: история HTC — производителя первых смартфонов на Android Была лидером рынка, но проиграла Samsung и Apple: история HTC — производителя первых смартфонов на Android

С чего начинала компания HTC и чем она занимаются сейчас?

VC.RU
По ком звонит колокол нового миропорядка? По ком звонит колокол нового миропорядка?

Смогут ли современные социальные практики лишить человека свободы воли

Эксперт
Дайте с витрины Дайте с витрины

Этой осенью в США начнется большая распродажа предметов из коллекций музеев

Forbes
Бриллианты, шампанское и гречка: успехи России на всемирных выставках Бриллианты, шампанское и гречка: успехи России на всемирных выставках

Какие награды получала Россия на всемирных выставках

Культура.РФ
Инженерные решения: в чем современная авиация превзошла природу Инженерные решения: в чем современная авиация превзошла природу

Иногда мы заимствуем инженерные решения у природы, иногда идём своим путём

Популярная механика
5 книг для интровертов, которые хотят преуспеть в жизни 5 книг для интровертов, которые хотят преуспеть в жизни

Правда ли, что интровертам путь в успешную жизнь закрыт?

Популярная механика
10 первых разов в отношениях: ошибки, советы, секреты выживания 10 первых разов в отношениях: ошибки, советы, секреты выживания

Все отношения проходят одни и те же этапы

Maxim
Чем грозит отсутствие зуба, и почему «мосты» и протезы не спасают от деформации челюсти Чем грозит отсутствие зуба, и почему «мосты» и протезы не спасают от деформации челюсти

Эксперт отвечает на самые популярные вопросы об имплантации зубов

Популярная механика
Разводной ключ: когда брачный договор перестает работать Разводной ключ: когда брачный договор перестает работать

Как подготовиться к разводу грамотно

Forbes
Будни «американской переселенки»: как выживает в России шустрая ондатра Будни «американской переселенки»: как выживает в России шустрая ондатра

«Хитрая бестия» была завесена в Россию из Северной Америки более века назад

Вокруг света
Анжелика Варум. Свободная Анжелика Варум. Свободная

Анжелика Варум не успела как следует помечтать о замужестве

Коллекция. Караван историй
Как сборная России играла на прошлых Евро Как сборная России играла на прошлых Евро

Евро: первый тренер-иностранец и обидное поражение в истории российской команды

GQ
5 способов закатать рукава рубашки на все случаи жизни 5 способов закатать рукава рубашки на все случаи жизни

Рассказываем, как закатывать рукава рубашки

Maxim
Будь собой: почему не стоит стесняться своих чувств и эмоций Будь собой: почему не стоит стесняться своих чувств и эмоций

Почему не нужно бояться эмоций и как их распознать

Cosmopolitan
Одомашнивание увеличило объем серого вещества у лисиц Одомашнивание увеличило объем серого вещества у лисиц

У одомашненных лисиц больше объем серого вещества мозга

N+1
Почему доверие — ключ к здоровым отношениям Почему доверие — ключ к здоровым отношениям

Как научиться доверять партнеру, если вас много раз предавали?

Psychologies
Два новых вида людей? О чем поведали сенсационные открытия антропологов Два новых вида людей? О чем поведали сенсационные открытия антропологов

Антропологи описали новый вид древних людей

СНОБ
Пожилой пингвин с артритом из зоопарка Сент-Луиса получил терапевтические ботинки Пожилой пингвин с артритом из зоопарка Сент-Луиса получил терапевтические ботинки

Обувь помогла пожилому пингвину вернуть былую резвость

N+1
Гнев небес Гнев небес

Взрыв сверхновой поблизости от Земли способен уничтожить почти все живое

Вокруг света
Агния Кузнецова: «Завидую своей героине» Агния Кузнецова: «Завидую своей героине»

Актриса Агния Кузнецова о своей новой роли, детях и юморе

Лиза
«Глупая программа со стоковыми картинками» с оценкой в $15 млрд: как развивался австралийский сервис Canva «Глупая программа со стоковыми картинками» с оценкой в $15 млрд: как развивался австралийский сервис Canva

История успеха проекта Canva — стартапа для дизайнеров

VC.RU
Дефицит пресной воды и плодородной земли вызвал всплеск насилия среди древних жителей Атакамы Дефицит пресной воды и плодородной земли вызвал всплеск насилия среди древних жителей Атакамы

Каждого десятого первого земледельца убили в возрасте 25—30 лет

N+1
Саранча на обед, долгоносики на ужин: где, как и зачем готовят и едят насекомых Саранча на обед, долгоносики на ужин: где, как и зачем готовят и едят насекомых

Насекомые на вашей тарелке

Вокруг света
«Внутренняя рыба. История человеческого тела с древнейших времен до наших дней» «Внутренняя рыба. История человеческого тела с древнейших времен до наших дней»

Палеонтолог рассказывает об анатомии человека с опорой на знания о других видах

N+1
Месть за возлюбленную: история настоящего ворошиловского стрелка Месть за возлюбленную: история настоящего ворошиловского стрелка

Реальный прототип ворошиловского стрелка — молодой парень-афганец

Cosmopolitan
Русский Гамлет побил $1 млн: на торгах русского искусства — четыре мировых рекорда Русский Гамлет побил $1 млн: на торгах русского искусства — четыре мировых рекорда

Новый мировой рекорд цены за работу Левицкого — £862 500

Forbes
Покрас Лампас —  о современной культуре, русском искусстве и NFT Покрас Лампас —  о современной культуре, русском искусстве и NFT

Самый обсуждаемый российский каллиграф Покрас Лампас

Esquire
Кладбище, медведь и кабачковая икра: Александр Генис о путешествиях автостопом. Рассказ из сборника «Без очереди» Кладбище, медведь и кабачковая икра: Александр Генис о путешествиях автостопом. Рассказ из сборника «Без очереди»

Отрывок из рассказа Александра Гениса «Попутчик»

СНОБ
Дружба с женщиной без секса? Не только приятна, но и возможна! Дружба с женщиной без секса? Не только приятна, но и возможна!

Точка в затянувшейся дискуссии «Может ли мальчик дружить с девочкой»

Maxim
Вопрос стоматологу: из чего состоит всё, чем лечат и пломбируют ваши зубы Вопрос стоматологу: из чего состоит всё, чем лечат и пломбируют ваши зубы

Какие материалы используют при лечении зубов, в чём их плюсы и минусы?

Популярная механика
Открыть в приложении