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

«У нас нет хлеба, мы умираем» «У нас нет хлеба, мы умираем»

Массовый голод с человеческими жертвами в СССР случался неоднократно

Дилетант
Зураб Джапаридзе. Я был тенью Баталова Зураб Джапаридзе. Я был тенью Баталова

Зураб Джапаридзе о наследстве Алексея Баталова

Коллекция. Караван историй
Что общего у дополненной реальности и инструкции к холодильнику Что общего у дополненной реальности и инструкции к холодильнику

Как работает приложение, способное создавать инструкции для бытовой техники

Популярная механика
7 неочевидных факторов, которые влияют на уровень вашего дохода 7 неочевидных факторов, которые влияют на уровень вашего дохода

Почему некоторые люди не могут зарабатывать больше?

Psychologies
Двухсотлетний Тарас Двухсотлетний Тарас

Что не так в гоголевской хронологии истории Тараса Бульбы

Дилетант
Самое большое простое число Самое большое простое число

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

Собака.ru
Ледопады, шахты, панты: что посмотреть и попробовать на Таймыре Ледопады, шахты, панты: что посмотреть и попробовать на Таймыре

Отправляемся в Норильск и на полуостров Таймыр

РБК
Оборотная сторона солнца Оборотная сторона солнца

Активное Солнце может спровоцировать нарушения пигментации

Здоровье
Босые на морозе: как воспитывали детей советские педагоги Никитины Босые на морозе: как воспитывали детей советские педагоги Никитины

Никитиных называли гениальными — педагогов знали в Японии, Европе и США

Cosmopolitan
12 способов облегчить «критические дни» 12 способов облегчить «критические дни»

Эти лайфхаки помогут пережить менструацию

Cosmopolitan
Ученые установили, что интеллект зависит от размера зрачка Ученые установили, что интеллект зависит от размера зрачка

Различие в размере зрачков у недалеких и умных людей видно невооруженным глазом!

Maxim
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
Синдром Марии-Антуанетты: можно ли от стресса поседеть за ночь Синдром Марии-Антуанетты: можно ли от стресса поседеть за ночь

Возможно ли поседение в кратчайшие сроки?

Cosmopolitan
Синдром Людмилы Прокофьевны Синдром Людмилы Прокофьевны

Какие ошибки в отношениях с мужчинами совершали героини любимых фильмов

Лиза
Понять китайца Понять китайца

Мир тут с изумлением обнаружил, что Китай богат, тоталитарен и своенравен

Maxim
От свайпа до свадьбы От свайпа до свадьбы

Эксперт: как правильно составить анкету в Tinder

Men’s Health
«Если ты делаешь культурный проект, то можешь и не есть»: как Алена Бочарова и Кирилл Сорокин делают Beat Film Festival «Если ты делаешь культурный проект, то можешь и не есть»: как Алена Бочарова и Кирилл Сорокин делают Beat Film Festival

Создатели Beat Film Festival: как научились монетизировать документальные фильмы

Forbes
Чувственные мамочки! Пикантные фото Кузнецовой и других звезд сериала «Родком» Чувственные мамочки! Пикантные фото Кузнецовой и других звезд сериала «Родком»

Пикантные фотох мамочек из сериала «Родком»

Cosmopolitan
Тени и тушь оставь дома! Собираем правильную косметичку для отпуска Тени и тушь оставь дома! Собираем правильную косметичку для отпуска

Как правильно собрать косметику для поездки

VOICE
Спортивное питание: наращивает мышцы или убивает почки? Спортивное питание: наращивает мышцы или убивает почки?

Сегодня проблему стройматериалов для мускулов решают волшебные пилюли

Maxim
Дмитрий Воденников: «Приснившиеся люди». Эссе из сборника Дмитрий Воденников: «Приснившиеся люди». Эссе из сборника

Дмитрий Воденников рассказывает о судьбах писателей, режиссеров, музыкантов

СНОБ
7 лучших научно-фантастических циклов десятилетия 7 лучших научно-фантастических циклов десятилетия

Вспоминаем лучшие фантастические циклы 2010-х годов

Популярная механика
Бьюти-лайфхаки из интернета: проверим вместе с экспертами? Бьюти-лайфхаки из интернета: проверим вместе с экспертами?

Популярные бьюти-лайфхаки: какие из них действительно работают?

Cosmopolitan
Новый ровер будет добывать воду на Луне, прожигая грунт ракетным двигателем Новый ровер будет добывать воду на Луне, прожигая грунт ракетным двигателем

Masten Space Systems разрабатывает роботизированный вездеход Rocket M

Популярная механика
Меньше — лучше! Как красятся модные невесты — 8 бьюти-образов звезд Меньше — лучше! Как красятся модные невесты — 8 бьюти-образов звезд

Какой макияж и прическу выбрали знаменитости для свадьбы? Вдохновляйся!

VOICE
Детская матрица. Зачем власти нужен «белый интернет» для школьников Детская матрица. Зачем власти нужен «белый интернет» для школьников

Попытки создания социальных матриц пока что не увенчались успехом

СНОБ
Под прикрытием Под прикрытием

Санскрины становятся все более приятными и эффективными

Glamour
Мужской взгляд на короткую стрижку Мужской взгляд на короткую стрижку

Что думает он — длинные или короткие волосы для девушки лучше?

Cosmopolitan
Водитель каршеринга получил штраф 300 000 на ровном месте. Что случилось? Водитель каршеринга получил штраф 300 000 на ровном месте. Что случилось?

Девушке пришел штраф на 300 тысяч рублей за парковку каршеринга на газоне

РБК
Муж — не владелец. Почему мы до сих пор позволяем диктовать, как нам выглядеть Муж — не владелец. Почему мы до сих пор позволяем диктовать, как нам выглядеть

Почему в XXI веке мужчины по-прежнему диктуют нам, как выглядеть

Cosmopolitan
Открыть в приложении