什么是生态系统模型(Ecosystem Model)？

生态系统模型是以数学形式表示的生态系统。这种模型在理论生态学中被用来帮助生态学家研究现有的生态系统，并预测在一定条件下可能发生的事情。生态系统是极其复杂的，因此，生态系统模型通常必须简化系统，只关注特定部分。树木和其他植被以及气候的任何变化都会影响生态系统。生态系统是生物环境，它包括特定区域内的所有生物及其物理特性可能影响或被其中的有机体使用的区域。这些可能是空气，水或阳光的量。该模型还必须考虑所研究环境的大小，因为这可能会对其中的生物产生影响。植物和动物是任何生态系统模型中的关键组成部分。为了创建一个可行的数学模型，生态学家必须简化他或她试图研究的生态系统。这可以通过关注有限数量的具有某些特征的物种或群体来完成。这些特征可能是行为的，生物化学的或物理的。猎物和捕食者的关系是许多生态系统的重要组成部分。一旦生态学家分离出感兴趣的有机体，他或她就会为它们创造一个食物链。食物链是捕食者与猎物关系的代表。例如，如果感兴趣的动物是郊狼，那么食物链可能表明土狼吃兔子，兔子吃地面植被，土狼、兔子和植被都将成为生态系统模型中的元素然后，生态系统模型中的元素通过描述它们之间关系的数学函数联系在一起。同样，生态系统的复杂性给生态学家提出了一个问题。很难观察到一只兔子的消费会对土狼种群产生什么样的实际影响，所以生态学家用统计学，观察和其他方法得出有根据的猜测。数学函数可以根据生态系统中的实际事件来调整以证明或反驳生态系统模型的准确性。生态学学生研究的一个经典生态系统模型是20世纪20年代中期创建的捕食者-食饵模型。它是由两位科学家独立创建的在一年的时间里：美国数学家、化学家和统计学家阿尔弗雷德·洛特卡和意大利数学家兼物理学家维托·沃尔泰拉。他们的模型使用一对微分方程来表示捕食者和猎物。虽然最初用于描述亚得里亚海鲨鱼和鱼类种群的波动，该模型是对捕食者与食饵关系的一般描述。一个生态系统模型可以包括作为食物链一部分的郊狼。