Szimulációs sorozatunkat egy biológiai résszel folytatjuk, amelyben populációbiológiával foglalkozunk. Első modelljeink populációdinamikával, demográfiával kapcsolatosak, majd populációgenetikai, ökológiai modelleket, modellcsaládot vizsgálunk.
A populációdinamika a populációk növekedésével foglalkozik. Mi itt olyan modelleket mutatunk be, ahol a születési, illetve a halálozási ráták a populáció egyedszámától is függhetnek. Ezután a populációt korcsoportokra osztjuk, s a korcsoportstruktúrát vizsgáljuk különböző hatóerők figyelembevételével.
Megismerkedünk a populációgenetikai modellcsalád létrehozásakor figyelembe vett feltételekkel és megvizsgáljuk, hogy ezek a feltételek milyen megszorításokat jelentenek a feladataink szempontjából. Megalkotjuk a modellcsalád ősmodelljét, amelyből az összes többi modellt származtathatjuk. Ezután a modellcsalád első alcsaládján keresztül populációgenetikai jelenségek, folyamatok számítógépes megvalósításával foglalkozunk. A következőkben áttekintjük a modellcsalád további alcsaládjait, azok egy-egy érdekesnek tűnő elemét. A továbbiakban két probléma akadályozhatna munkánkban: amikor a számítógép kicsinek, illetve amikor lassúnak bizonyul. Ezen problémák megoldására módosítjuk a modellcsalád ősmodelljét, ezzel megteremtve az egyes konkrét modellek átalakításának lehetőségét.
Megismerkedünk az ökológiai modellcsalád létrehozásakor figyelembe vett feltételekkel és megvizsgáljuk, hogy ezek a feltételek milyen megszorításokat jelentenek feladataink szempontjából. Ezen belül vizsgáljuk a zsákmányszerzés, illetve növényevés esetét, valamint az állatok, növények együttélésével kapcsolatos problémákat.
A füzetnek nem célja új biológiai ismeretek közlése, ezek – véleményünk szerint – megtalálhatók az Irodalomjegyzékben felsorolt színvonalas művekben. Nem cél továbbá nehéz matematikai módszerek bemutatása sem, hiszen ezekkel matematikusoknak kell foglalkozni, az ilyen területeken az együttműködés a célszerű út és mi ezt szeretnénk támogatni.
Úgy gondoljuk, hogy itt közölt modelljeinket felhasználva ezután már Olvasóink is tudnak további modelleket készíteni, amelyek remélhetőleg segítséget nyújtanak populációbiológiai vizsgálataikban.
A következőkben – biológiai értelemben vett – populációkat fogunk vizsgálni. Vizsgálatunk célja egyes populációk tömegének (egyedszám, területborítás, biomassza), illetve egymáshoz való arányának meghatározása. A modellek elkészítésében a populációk egyedeivel kapcsolatos információkat (tulajdonságokat, kapcsolatokat) használunk fel.
Kezdetben a legegyszerűbb lehetőséget vizsgáljuk, modellünkben egyetlen populáció létezik, ezt a populációt egyedei tulajdonságai alapján osztályokra bontjuk. Ha egyetlen osztályt jelöltünk ki, akkor vizsgálatunk célja ezen osztály egyedszáma alakulásának megfigyelése, ilyennel foglalkoztunk már az elemi növekedési modelleknél is.
Ha a populációt több osztályra akarjuk bontani, akkor meg kell határozni a felosztás szempontjait! A felosztás történhet az egyedek genetikai tulajdonságai alapján (populációgenetikai modellek), vagy az egyedek korcsoportjai szerint (demográfiai vizsgálatok), vagy pedig térbeli elhelyezkedésük szerint (biogeográfia, területborítás). Az első esetben vizsgálataink célja az egyes genotípusok, illetve fenotípusok populációbeli aránya változásának megfigyelése; a második esetben az egyes korcsoportok aránya (létszáma) a vizsgálat tárgya, míg a harmadikban az egyes területek (különböző környezet) hatásának vizsgálatával foglalkozunk.
A következő lehetőség, amikor két populáció egymásra hatását vizsgáljuk. Egy populáció a másikra háromféle hatást gyakorolhat:
Ezeket a lehetőségeket figyelembe véve két populáció kölcsönhatására a következő hat eset fordulhat elő:
1. (+,+) szimbiózis
Mindkét populáció elősegíti a másik növekedését.
2. (+,-) parazitizmus, predáció (zsákmányszerzés)
Az egyik populáció pozitív hatást gyakorol a másikra, a másik viszont gátolja az egyik növekedését. Mindkét biológiai jelenséget a fenti kapcsolat jellemzi.
3. (-,-) kompetíció (versengés)
Mindkét populáció gátolja a másik növekedését.
4. (0,0) neutralizmus
Egyik populáció sem hat a másikra, vizsgálata nem hozhat újat a két populáció független vizsgálatához képest.
5. (+,0) kommenzalizmus
Az egyik populáció elősegíti a másik növekedését, míg a másik nem hat az egyikre. Olyan esetben fordulhat elő, amikor az egyik populáció olyan változást okoz környezetében, amely a másik populációnak előnyös (pl. nitrogénkötő baktériumokkal szimbiózisban élő növények és nitrogénkedvelő növények, ha versengésük elhanyagolható nagyságrendű vagy ragadozók és azok zsákmányát fogyasztó dögevő állatok).
6. (-,0) amenzalizmus
Az egyik populáció gátolja a másik növekedését, míg a másik nem hat az egyikre. Ez akkor fordul elő, amikor az egyik populáció olyan változást okoz környezetében, amely a másik populációnak hátrányos (pl. nagy, sűrű lombú fák és fénykedvelő virágok).
Végére maradt a legáltalánosabb eset. Ekkor sok faj (populáció) egymásra hatását szeretnénk vizsgálni. A populációk kapcsolatának meghatározása után e kapcsolatok stabilitásának kérdését állítjuk középpontba. Nem engedjük meg e populációk tetszőleges kapcsolatát, hanem a „növények → növényevők → ragadozók → másodlagos ragadozók” rendszert tekintjük elsődlegesnek.
Másik lehetőségünk adott területen élő, egymással versengő populációk számának vizsgálata (pl. szigetek benépesítése). Itt olyan kérdésekkel foglalkozunk, hogy hogyan függ a területen élő fajok száma a terület nagyságától, a többi hasonló terület „tálságától” (itt nem mindig méterben kifejezhető távolságra gondolunk).
A fenti alapeseteken kívül foglalkozhatunk ezek egyidejű vizsgálatával, az így előállított modellek azonban elég bonyolultak lehetnek, így elkészítésük körültekintést igényel.
 |
 |
 |
| Készült az "Országos koordinációval a pedagógusképzés megújításáért” című TÁMOP-4.1.2.B.2-13/1-2013-0007 pályázat keretében. (ISBN 978-963-284-631-6) | ||
A tananyag az ELTESCORM keretrendszerrel készült