Обобщенная теория конкурентного исключения и сосуществования в экосистемах
1. Понятие ПКРФ (Предельно Критический Регулирующий Фактор) Определение:
ПКРФ — компонент среды, уровень которого:
● Определяет удельную скорость роста (УСР) популяций
● Зависит от плотности самих популяций
Примеры ПКРФ:
● Субстраты (углерод, азот, фосфор)
● Ингибиторы (токсины, продукты метаболизма)
● Абиотические факторы (свет, температура, pH)
Í
Принцип конкурентного исключения и его обобщенный вариант играют гносеологическую роль. Поиски причин его нарушения полезны как в понимании
процесса эволюции, так и в понимании наблюдаемого разнообразия. Пример парадокса планктона Hutchinson, 1960.
Причины могут следующими:
1. Нестационарность во времени: пример с варьирующим протоком. Доказано, что при нестационарном протоке два вида могут сосуществовать в динамическом
режиме, но для УСР нелинейных. Более того, Armstrong, McGehee, 1976)
показали, что любое число видов может сосуществовать в нестационарных условиях.
2. Нестационарность в пространстве: пример 1:обрастания стенок;пример 2 - градостат
3. Неполнота знаний о взаимодействиях. Система «градостат». Такая система моделирует нестационарные условия по пространству, т.е. пространственно-разделенные ниши. В такой системе доказано, что возможно стационарное сосуществование, HO обязательное условие пересечение кривых УСР и проток в каждом из объемов должен быть таким, чтобы быть по разные стороны от точки пересечения кривых УСР.
—
Таким образом, принцип КИ структурно неустойчив любое отклонение системы от идеальной конкуренции допускает сосуществование.
7. Система хищник-жертва. Модель в хемостате.
8. Динамика роста человеческой популяции. Демографический взрыв. Демографический переход.
Экологами давно замечено, что человеческий вид является единственным видом, рост численности которого происходит без видимого ограничения по закону, более крутому, чем экспоненциальный. Кривая роста хорошо описывается уравнением вида
Оценки параметров этой модели на основании демографических данных дают следующие значения. K=67 000 представляет собой число особей (людей), которое определяет размер группы, в которой проявляются коллективные признаки сообщества людей.
Эмпирическая зависимость численности людей от времени такова:
Эта функция является решением дифференциального уравнения, в котором валовый прирост пропорционален квадрату численности, т.е. удельная скорость роста пропорциональна самой численности. Это можно интерпретировать как кооперативный эффект от достижений цивилизации. Т.е. это следствие
цивилизации. В чем же причина снижения смертности? прежде всего в
элементарных санитарно-гигиенических правилах, которые снизили число
инфекционных заболеваний, в достижениях медицины.
Демографический взрыв — резкое увеличение численности населения в результате устойчивого и значительного превышения рождаемости над смертностью.
Демографический переход — длительный период снижения рождаемости и смертности, в результате чего воспроизводство населения сводится к простому
замещению поколений.
● На первом этапе рождаемость и смертность приблизительно равны, следовательно коэффициент естественного прироста минимален (прирост минимален).
● На втором коэффициент смертности снижается, в то время как
коэффициент рождаемости остается высоким, что приводит к максимальному приросту населения.
● На третьем коэффициент смертности всё ещё падает, а коэффициент рождаемости начинает быстро падать. К концу третьего этапа коэффициент рождаемости примерно равен уровню простого
воспроизводства, а коэффициент смертности ниже уровня простого воспроизводства.
● Наконец, на четвёртом этапе коэффициент смертности падает до предела, а рождаемость падает уже ниже уровня воспроизводства и становится равным коэффициенту смертности . Процесс демографической стабилизации заканчивается.
Причина демографического взрыва заключается в том, что из-за улучшения условий жизни резко снизилась смертность в детском возрасте. А традиция