Реконструкция межвидовых взаимодействий в моделях популяционной динамики на основе индивидуально-ориентированного подхода

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Предмет настоящей статьи – установление связи между трофическими функциями как свойствами взаимодействующих популяций в целом и особенностями индивидуального пищедобывательного поведения консументов. В статье проводится классификация моделей “хищник–жертва” общего положения и трофических функций как неотъемлемой компоненты этих моделей. Показано, что простые предположения об индивидуальном поведении хищников и жертв приводят к вполне определенному виду трофической функции – кусочно-линейной зависимости Ардити–Гинзбурга или ее “сглаженной” версии. Полученные теоретические результаты верифицированы с помощью специально разработанной имитационной модели, описывающей взаимодействие между потребителем и кормовыми объектами на индивидуальном уровне.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Д. Шереметьев

Всероссийский НИИ рыбного хозяйства и океанографии

Email: abobyrev@mail.ru
Россия, Окружной проезд, 19, Москва, 105187

А. И. Михайлов

Всероссийский НИИ рыбного хозяйства и океанографии; Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: abobyrev@mail.ru

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, философский факультет

Россия, Окружной проезд, 19, Москва, 105187; Ленинские горы, учебно-научный корпус “Шуваловский”, Москва, 119234

А. Е. Бобырев

Институт проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: abobyrev@mail.ru
Россия, Ленинский просп., 33, Москва, 119071

Е. А. Криксунов

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова

Email: abobyrev@mail.ru

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, биологический факультет, кафедра ихтиологии

Россия, Ленинские горы, 1, стр. 12, Москва, 119234

Список литературы

  1. Аджабян Н.А., Логофет Д.О., 1992. Динамика размеров популяций в трофических цепях // Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. СПб.: Гидрометеоиздат. Т. 14. С. 135–153.
  2. Базыкин А.Д., 1985. Математическая биофизика взаимодействующих популяций. М.: Наука. 182 с.
  3. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К., 1989. Экология. Особи, популяции и сообщества: В 2-х т. Т. 2. М.: Мир. 477 с.
  4. Булгакова Т.И., Бобырев А.Е., 2018. Роль трофологических исследований в анализе многовидового промысла // Журн. общ. биологии. Т. 79. № 6. С. 461–470.
  5. Гинзбург Л.Р., Гольдман Ю.И., Раилкин А.И., 1971. Математическая модель взаимодействия двух популяций “хищник–жертва” // Журн. общ. биологии. Т. 32. № 6. С. 724–730.
  6. Ивлев B.С., 1947. Некоторые вопросы пищевой конкуренции животных // Успехи соврем. биологии. Т. 24. № 6. С. 417–432.
  7. Ивлев В.С., 1955. Экспериментальная экология питания рыб. М.: Пищепромиздат. 272 с.
  8. Колмогоров А.Н., 1972. Качественное изучение математических моделей динамики популяций // Пробл. кибернетики. Т. 25. С. 100–106.
  9. Михайлов А.И., Бобырев А.В., Булгакова Т.И., Шереметьев А.Д., 2019. Возвращаясь к вопросу о популяционной регуляции: обобщенная модель формирования пополнения промысловых популяций рыб // Журн. общ. биологии. Т. 80. № 6. С. 418–426.
  10. Михеев В.Н., 2006. Неоднородность среды и трофические отношения у рыб. М.: Наука. 191 с.
  11. Михеев В.Н., Бобырев А.Е., Криксунов Е.А., Михеев А.В., 1997. Стратегии поиска корма молодью рыб: Исследование на математической модели // Вопр. ихтиологии. Т. 37. № 2. С. 242–247.
  12. Свирежев Ю.М., Логофет Д.О., 1978. Устойчивость биологических сообществ. М.: Наука. 352 с.
  13. Тютюнов Ю.В., Титова Л.И., 2018. От Лотки–Вольтерра к Ардити–Гинзбургу: 90 лет эволюции трофических функций // Журн. общ. биологии. Т. 79. № 6. С. 428–448.
  14. Тютюнов Ю.В., Титова Л.И., Сурков Ф.А., Бакаева Е.Н., 2010. Трофическая функция коловраток-фитофагов (Rotatoria). Эксперимент и моделирование // Журн. общ. биологии. Т. 71. № 1. С. 52–62.
  15. Arditi R., Abillon J.M., Vieira da Silva J., 1978. A predator–prey model with satiation and intraspecific competition // Ecol. Model. V. 5. № 3. P. 173–191.
  16. Arditi R., Akçakaya H.R., 1990. Underestimation of mutual interference of predators // Oecologia. V. 83. № 3. P. 358–361.
  17. Arditi R., Ginzburg L.R., 1989. Coupling in predator-prey dynamics: ratio-dependence // J. Theor. Biol. V. 139. № 3. P. 311–326.
  18. Bazykin A.D., Berezovskaya F.S., Denisov G.A., Kuznetzov Yu.A., 1981. The influence of predator saturation effect and competition among predators on predator–prey system dynamics // Ecol. Model. V. 14. № 1–2. P. 39–57.
  19. Beddington J.R., 1975. Mutual interference between parasites or predators and its effect on searching efficiency // J. Anim. Ecol. V. 44. № 1. P. 331–340.
  20. Crowley P.H., Martin E.K., 1989. Functional responses and interference within and between year classes of a dragonfly population // J. North Am. Benthol. Soc. V. 8. № 3. P. 211–221.
  21. DeAngelis D.L., Goldstein R.A., O’Neill R.V., 1975. A model for trophic interaction // Ecology. V. 56. № 4. P. 881–892.
  22. Fox W.W., 1970. An exponential yield model for optimizing exploited fish populations // Trans. Am. Fish. Soc. V. 99. P. 80–88.
  23. Gause G.F., 1934. The Struggle for Existence. Baltimore: Williams and Wilkins. 163 p.
  24. Gentleman W., Leising A., Frost B., Strom S., Murray J., 2003. Functional responses for zooplankton feeding on multiple resources: a review of assumptions and biological dynamics // Deep-Sea Res. II. V. 50. P. 2847–2875.
  25. Getz W.M., Westerhoff H.V., Hofmeyr J.-H.S., Snoep J.L., 2003. Control analysis of trophic chains // Ecol. Model. V. 168. P. 153–171.
  26. Gibson G.A., Musgrave D.L., Hinckley S., 2005. Non-linear dynamics of a pelagic ecosystem model with multiple predator and prey types // J. Plankton Res. V. 27. P. 427–447.
  27. Ginzburg L.R., 1998. Assuming reproduction to be a function of consumption raises doubts about some popular predator–prey models // J. Anim. Ecol. V. 67. № 2. P. 325–327.
  28. Harrison G.W., 1995. Comparing predator–prey models to Luckinbill’s experiment with Didinium and Paramecium // Ecology. V. 76. № 2. P. 357–374.
  29. Hassell M.P., Varley G.C., 1969. New inductive population model for insect parasites and bearing on biological control // Nature. V. 223. P. 1133–1137.
  30. Holling C.S., 1959. Some characteristics of simple types of predation and parasitism // Can. Entomol. V. 91. P. 385–398.
  31. Holling C.S., 1965. The functional response of predators to prey density and its role in mimicry and population regulation // Memoirs of the Entomological Society of Canada. V. 45. P. 3–60.
  32. Ivlev V.S., 1961. Experimental Ecology of the Feeding of Fishes. New Haven: Yale Univ. Press. 302 p.
  33. Jeschke J.M., Kopp M., Tollrian R., 2002. Predator functional responses: Discriminating between handling and digesting prey // Ecol. Monogr. V. 72. P. 95–112.
  34. Koen-Alonso M., 2007. A process-oriented approach to the multi-species functional response // From Energetics to Ecosystems: The Dynamics and Structure of Ecological Systems / Eds Rooney N., McCann K.S., Noakes D.L.G. Springer. Р. 1–36.
  35. Leslie P.H., 1948. Some further notes on the use of matrices in population mathematics // Biometrika. V. 35. P. 213–245.
  36. Leslie P.H., Gower J.C., 1960. The properties of a stochastic model for the predator–prey type of interaction between two species // Biometrika. V. 47. № 3/4. P. 219–234.
  37. Lotka A.J., 1925. Elements of Physical Biology. Baltimore: Williams and Wikins. 460 p.
  38. Mesnil B., Rochet M.-J., 2010. A continuous hockey stick stock–recruit model for estimating MSY reference points // ICES J. Marine Sci. V. 67. № 8. P. 1780–1784.
  39. Pella J.S., Tomlinson P.K., 1969. A generalized stock-production model // Bull. Inter-Amer. Trop. Tuna Comm. V. 13. P. 421–496.
  40. Rosenzweig M.L., MacArthur R.H., 1963. Graphical representation and stability conditions of predator-prey interactions // Am. Nat. V. 97. P. 209–223.
  41. Schaefer M.B., 1954. Some aspects of the dynamics of populations important to the management of the commercial marine fisheries // Bull. Inter-Am. Trop. Tuna Comm. V. 1. № 2. P. 27–56.
  42. Solomon M.E., 1949. The natural control of animal populations // J. Anim. Ecol. V. 18. P. 1–35.
  43. Sutherland W.J., 1983. Aggregation and the ‘ideal free’ distribution // J. Anim. Ecol. V. 52. P. 821–828.
  44. Trân J.K., 2008. A predator–prey functional response incorporating indirect interference and depletion // Verh. Internat. Verein Limnol. V. 30. № 2. P. 302–305.
  45. Tyutyunov Yu., Titova L., Arditi R., 2008. Predator interference emerging from trophotaxis in predator–prey systems: An individual-based approach // Ecol. Complex. V. 5. № 1. P. 48–58.
  46. Volterra V., 1926. Fluctuations in the abundance of a species considered mathematically // Nature. V. 188. P. 558–560.
  47. Yodzis P., 1994. Predator-prey theory and management of multispecies fisheries // Ecol. Appl. V. 4. P. 51–58.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Траектории движения рыб за 25000 шагов модели при типах перемещения: а – случайном, б – векторизованном.

Скачать (158KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Размещение корма: а – равномерное, б–е – агрегированное, с количеством центров 10, 8, 6, 3 и 1 соответственно.

Скачать (320KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость величины рациона рыб от обилия кормовых организмов: а – невозобновляемый корм, б – возобновляемый корм. Ромбы – случайный тип плавания и линейное насыщение, треугольники – векторизованный тип плавания и насыщение линейное с порогом.

Скачать (177KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Величина рациона в зависимости от обилия корма и численности потребителей.

Скачать (171KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».