Модель Лотки-Вольтерра

Содержание

Слайд 2

Могут ли сложные математические инструменты применяться в экологии? Могут, если биологи

Могут ли сложные математические инструменты применяться в экологии?
Могут, если биологи

изучают сложные динамические системы ,А именно:
взаимодействие разных видов животных в естественной среде.
Слайд 3

Американец Альфред Лотка и итальянец Вито Вольтерра разработали модель, позволяющую описывать,

Американец Альфред Лотка и
итальянец Вито Вольтерра
разработали модель, позволяющую описывать,

как будет меняться поголовье хищников и их травоядных жертв в зависимости от множества привходящих условий.
Слайд 4

Значение модели Лютки-Вольтерра Что собой представляет Модель Лотки– Вольтерра модель взаимного

Значение модели Лютки-Вольтерра Что собой представляет
Модель Лотки– Вольтерра
модель взаимного существования

двух
популяций типа «хищник – жертва».
Названа в честь авторов модели – Лотка и Вольтерра,
которые представили уравнения модели
независимо друг от друга.
Довольно распространенным является
неправильное название-
модель Лотки – Вольтерра.
Слайд 5

История А.Лотока Изначально Альфред Лотка вообще не планировал создавать никаких математических

История А.Лотока
Изначально Альфред Лотка вообще не планировал создавать никаких математических

моделей. Он собирался разработать новую предметную область — «физическую биологию» — и поэтому начиная с 1902 года стал публиковать небольшие статьи, посвященные этой теме
Кому будет интересно почитайте статью об А.Лотаки подробнее.
Продолжение>>>>>>>
Слайд 6

Параллельно с этим его все более интересовало применение математических методов в

Параллельно с этим его все более интересовало применение математических методов в

биологии. Идеи Лотки, однако, не получили широкого распространения — в то время американский ученый не имел широких связей в научной среде и работал в одиночестве.
Ситуация изменилась в 1920 году, когда статьи Лотки привлекли внимание биолога и статистика Раймонда Пирла, который нашел в них близкие для себя идеи: Пирл интересовался ростом популяции в пределах одного вида.
Лотка написал еще одну статью, и Пирл помог продвинуть ее в Proceedings of the National Academy of Sciences (ведущий американский журнал для публикации оригинальных научных исследований в различных областях). В этой статье Лотка в качестве примера описал взаимодействие растения и травоядного и пришел к неожиданному для него результату: их взаимодействие приведет к бесконечному циклическому колебанию в двух популяциях!
Позже Лотка расширил это наблюдение до общего случая взаимодействия типа «хищник-жертва».
Слайд 7

Ученый Вито Вольтерр Итальянский ученый Вито Вольтерра, как и Альфред Лотка,

Ученый Вито Вольтерр
Итальянский ученый Вито Вольтерра, как и Альфред Лотка, пришел

к этой модели со стороны точных наук. Он с раннего детства питал тягу к математике и занимался ею всю свою жизнь, и уже в 1900-е годы заинтересовался возможностью использовать математику в биологии и общественных науках.
После окончания Первой мировой войны Вольтерра погрузился в биологию и, сам того не зная, пришел к выводам, схожим с выводами Альфреда Лотки, сделанными ранее. Однако именно работы Вольтерры привлекли внимание математического сообщества.
В итоге Вольтерра, чья статья вышла в 1926 году, признал приоритет Лотки. Но чтобы его собственные работы не выглядели бессмысленными, Вольтерра отметил, что рассмотрел ситуацию в более общем случае: вывел уравнения, которые описывают взаимодействие более чем двух видов и учитывают их контакт в прошлом.
Слайд 8

В математической форме предложенная система уравнений имеет вид: Уравнения используются для

В математической форме предложенная система уравнений имеет вид:

Уравнения используются для моделирования

системы «хищник – жертва», «паразит – хозяин», конкуренции и других видов взаимодействия между двумя видами.
Слайд 9

Условное обозначение x – количество жертв, y – количество хищников, t

Условное обозначение
x – количество жертв,
y – количество хищников,
t –

время,
α, β, γ, δ – коэффициенты, которые отражают взаимодействия между популяциями.
Из системы сразу следует, что если жертв нет (x = 0), то хищники будут вымирать экспоненциально с неким начальным коэффициентом
Слайд 10

Рост жертв получается экспоненциальным с некой заранее заданной константой (α). Стоит

Рост жертв получается экспоненциальным с некой заранее заданной константой (α). Стоит

отметить, что в данной модели принимаются несколько допущений:
Количество пищи для травоядных не ограничено;
Ни жертвы, ни хищники не эмигрируют из среды;
Никакие другие животные не мигрируют в среду;
Данная модель не учитывает вымирание животных по причине старения и прочих внешних воздействий.
Подробно смотреть в Интернете