Popülasyonların döngüsel deterministik dinamikleri

Avlanma , döngüsel dinamiklerin nedenlerinden biridir ve genellikle özelleşmiş bir avcı ile (yalnızca bir türden beslenen) türler arası av-avcı etkileşimi ile açıklanır. Besin ağı ile bağlanan bu türler simetrik döngüsel dinamiklere sahiptir. Uzman yırtıcı avını nüfus yoğunluğuna negatif basınç, bu azalacak sarf edecek ve av nadir hale gelecektir. Şu anda, beslenecek avın olmadığı, avcıların yoğunluğu da azalacak. Daha az avcı olacağından, av daha az avlanacak ve hızla büyüyebilecektir; daha bol hale gelmek ve bu nedenle uzmanlaşmış avcının çevresindeki kaynakların mevcudiyetini arttırmak, bu da karşılığında, avına çok fazla avcılık uygulayacak ve böylece bu bağlantılı dinamiklerin döngüsünü yeniden başlatacak noktaya kadar büyüyecektir. Gecikme etkisine sahip negatif yoğunluk bağımlılığı gözlemlenir.

Rekabetçi ilişkiler içinde bile, genelci veya uzman avcılarla ilgilenip ilgilenmediğimize bağlı olarak iki tür döngü gözlemleyebiliriz. Bu döngüleri oluşturan yılların sayısı önemli ölçüde farklılık göstermez, ancak yapı değişir. Bir avcı genelciyse, bu nedenle birkaç farklı av tüketir ve özellikle bunlardan birine bağlı değildir. Bu, tek tür döngüleri oluşturur. Aksine, eğer bir avcı bir uzmansa, tek bir av türünün tüketilmesini teşvik edecek ve bu nedenle avcı ile yakından bağlantılı olacaktır. Bu davranış, "tüketici-kaynak" tipi döngülerle sonuçlanacaktır.

Döngüler çoğunlukla Lotka-Volterra modeli ile temsil edilir . Bu denklemler, avın ve avcının yoğunluğunun dinamiklerini temsil eder.

Ancak, çarpımsal bir etkileşim terimi ekleriz ve etkileşimlerin rastgele yapıldığını varsayarız:

dDEĞİLdt=rDEĞİL-αDEĞİLP=DEĞİL(r-αP){\ displaystyle {\ frac {dN} {dt}} = rN- \ alpha NP = N (r- \ alpha P)}

 dPdt=βDEĞİLP-bP=P(βDEĞİL-b){\ displaystyle {\ frac {dP} {dt}} = \ beta NP-bP = P (\ beta Nb)}

 İle

DEĞİL{\ displaystyle N} = avın yoğunluğu

P{\ displaystyle P} = avcıların yoğunluğu

r{\ displaystyle r} = avın içsel artış hızı

b{\ displaystyle b} = avcının ölüm oranı

α{\ displaystyle \ alpha} = yırtıcı saldırı oranı

β{\ displaystyle \ beta}= birey ve birim zaman başına etkileşim oranları. with = Yenilen av sayısının üretilen avcı sayısına dönüşüm katsayısı.  β=zα{\ displaystyle \ beta = z \ alpha}z{\ displaystyle z}

Bu modelin dinamiklerini incelersek, belirli bir av yoğunluğu ve belirli bir avcı yoğunluğu için bir denge noktası elde edeceğiz. Bu yörüngelerin analizi, bir denge noktası etrafında döndüklerini gösteriyor. Salınımlar, avcı dinamiklerinin her zaman av popülasyonunun dinamiklerini bir gecikmeyle takip etmesinden kaynaklanmaktadır.

Örnekler:

- Kar ayakkabısı tavşanı Lepus americanus ve Kanada vaşağı Lynx canadensis  : Bu vaşak, bu tavşanın özel bir avcısıdır. In besin ağı, vaşak nedenle avını tarafından düzenlenir. Eksik olduğunda yoğunluğu azalır, bu da tavşan yoğunluğunun büyümesine ve dolayısıyla çevrede daha bol olmasına izin verir. Kaynaklar daha uygun hale geldikçe, vaşağın yoğunluğu tekrar artar ve böyle devam eder. Bu iki tür, ortalama 10 yıl süren döngülerle, negatif yoğunluğa bağlı bir döngüsel dinamiği takip eder. Bununla birlikte, bazı bilim adamları, av ve avcı arasında bağlantılı bu döngüsel dinamik modellerinin biraz fazla basit olduğunu iddia ediyor. Bir otobur olan tavşan, muhtemelen trofik zincirinin tepesinden (yırtıcılar) ve aynı zamanda alttan (bitkiler gibi kaynaklardan) düzenlenir, tıpkı vaşağın potansiyel olarak onu tepesinden düzenleyebilen avcılara sahip olması gibi. besin zinciri. Bir ekosistemde, bu av-yırtıcı etkileşimine müdahale edebilecek birçok etkileşim vardır. Ekosistemler bu türler canlı gibi o gözlenen döngüsel dinamiklerini yöneten nedenlerini açıklamak için dikkate herşeyi almaya zorlaşacak şekilde karmaşıktır.

- Microtus arvalis voles Jura ve Massif Central: voles bu bölgede nüfus yoğunluğu bir "dalga" yaratma özelliği olan. Çoğunlukla çayırlardan oluşan sözde bir "başlangıç" komününde başlarlar, sonra dalga, yoğunluğu artarken sabit bir hızda bir dalga gibi, çoğunlukla ormanlardan oluşan yakındaki bir yere yayılır. Daha sonra dalga, tarla farelerinin yoğunluğu azalarak başlangıç ​​noktasına geri döner. Bu, kısmen, bozkırlarda, tarla fareleri konusunda uzmanlaşmış avcıların olduğu gerçeğiyle açıklanmaktadır. Döngüsel dinamikleri, tarla farelerininki ile simetriktir, birbirleriyle bağlantılıdırlar. Bu yırtıcılar, tarla fareleri avlar ve onları düşük yoğunluklarda tutar, ancak tamamen değil. Tarla fareleri hareket eder ve nüfusu dengeleme eğiliminde olan genelci yırtıcıların bulunduğu bir ormanlık alana gelir. Çeşitli nedenlerle (ama esas olarak bitkiler gibi gıda kaynakları sorusuyla), tarla fareleri özel avcılarını buldukları çayırlara geri dönerler ve orada tarla farelerinin nüfus yoğunluğu tekrar azalır.

Otçul çok bir gecikme etkisi ile negatif bağımlı yoğunluğa bağlı bir siklik dinamik gözlemleyecektir burada, predasyona için aynı şekilde iki türün (bitki ve otoburlar) arasında çevrimsel dinamikleri neden olur. Bu iki tür için, büyüme aşamaları ve bu iki popülasyonun yoğunluğunda azalma olan bir dizi döngü olacaktır. Yırtıcı hayvanlarda olduğu gibi döngüsel dinamikleri birbirine bağlı ve simetriktir.

Bir örnek, ' Blooddrop ' kelebeği   ( Tyria jacobaeae ) ve onun larva konakçı bitkisi Ragwort'tur ( Jacobaea vulgaris ). Bu kelebek, yumurtalarını bu bitkilerin yapraklarının üzerine bırakır ve onlardan çıkacak tırtıllar, bitkinin yapraklarını doğrudan yiyebilir. Bu tırtıllar kelimenin tam anlamıyla bitkileri yutar, bu nedenle bitkiler çevrede giderek daha nadir hale gelir. Bu nedenle artık kelebeklerin yumurtlayacağı bir bitki veya tırtıllar için yiyecek kaynakları olmayacak. Tırtıllar da azalacak, bitkilerin daha az yenmesine ve tekrar çoğalmasına ve tırtılları bolca beslemesine izin verecek ve bu böyle devam edecek. Döngüsel dinamikleri her 5 yılda bir genlik dalgalanmaları yaşar.Bazen bu döngüsel dinamikler, diğer dış etkileşimlerden (spesifik içi veya arası rekabet, vb.), Hatta çevrenin abiyotik faktörlerinden rahatsız olabilir.

Popülasyonların döngüsel dinamiklerinin bir başka nedeni de parazitliktir (bu, +/- zaman içinde süren bir etkileşimdir). Gerçekte, parazit , ikincisinin seçici değerini (üreme ve hayatta kalma oranı) etkileyerek, ev sahibinin popülasyonunu düzenlemeyi mümkün kılar . Bu konak-parazit dinamiği, İskoç Ptarmigan için 4 yıldan İsviçre'deki Gri karaçam tomurcuk kurdu için 10 yıla kadar değişen değişken periyodik döngüleri oluşturabilir. 

Örnekler:

İsviçre'de: gri karaçam tomurcuk kurdu Zeiraphera diniana ve parazitoid Phytodietus griseanae.

Phytodietus griseanae , karaçam tomurcuk kurdu tırtıllarında gelişen bir ektoparazittir . Bu etkileşim üzerine yapılan ilk çalışmalar, sadece gri meyve güvesinin beslendiği bitkilerin kalitesinin döngüleri tetiklediğini göstermiştir. Bununla birlikte, daha yakın tarihli bir çalışmada, bilim adamları, verileri yeniden analiz ederek, ev sahibi-parazit etkileşiminin gri meyve güvesi popülasyon döngüsünün% 90'ından sorumlu olduğunu ve ormandaki bitkilerin bolluğunun gerçekte olduğunu kanıtladılar. bu tortricidin bolluğundaki değişime bir yanıt. Parazit, hayatta kalmasını azaltarak ev sahibinde oynayacaktır. Gerçekten de dişi parazitoid , hayatta kalabilmek için ev sahibinin hemolimfiyle beslenmelidir ve bu, ev sahibinin ölümüne yol açabilir.

Birleşik Krallık'ta: parazitik nematod Trichostrongylus tenuis ve İskoç ptarmigan Lagopus lagopus scoticus . Ptarmigan popülasyonu 4 ila 8 yıllık döngüleri takip eder. Bu dinamik, ptarmigan nüfusunun son derece küçük olduğu birçok "çarpışmayı" içerir. Aslında, ptarmigan parazit solucan tarafından enfekte olduğunda, bu, dişi üreme oranını büyük ölçüde azaltır ve popülasyon büyüklüğünde "çökmelere" neden olur. Deneyler, bu asalak solucanı ortadan kaldırarak, popülasyon dinamiklerinin bu döngüsel yönü artık daha önce gözlemlemediğini göstermiştir; bu nedenle, döngülere neden olan parazitliktir.