علم البيئة النظري

تتوقع النماذج الرياضية المطورة في علم البيئة النظري شبكات غذائية معقدة أقل استقرارًا من الشبكات البسيطة.[1]:75–77[2]:64

علم البيئة النظري هو المنهج العلمي المكرَّس لدراسة النظم البيئية باستخدام الأساليب النظرية مثل النماذج النظرية البسيطة والنماذج الرياضية والمحاكاة الحاسوبية والتحليل المتقدم للبيانات. تعمل النماذج الفعالة على تحسين فهم العالم الطبيعي من خلال الكشف عن كيفية استناد ديناميات مجموعات الأنواع إلى الظروف والعمليات البيولوجية الأساسية. أضف إلى ذلك أن هذا المجال يهدف إلى توحيد مجموعة متنوعة من الملاحظات التجريبية من خلال افتراض أن العمليات الآلية المشتركة تولّد ظواهر يمكن ملاحظتها عبر الأنواع والمحيطات البيئية. استنادًا إلى افتراضات واقعية بيولوجيًا، يستطيع علماء البيئة النظرية اكتشاف لمحات جديدة غير بديهية حول العمليات الطبيعية. غالبًا ما يتم التحقق من النتائج النظرية من خلال الدراسات التجريبية والرصدية، ما يكشف عن قوة الأساليب النظرية في التنبؤ وفهم العالم البيولوجي الصاخب والمتنوع.

علم البيئة النظري مجال واسع ويشمل الأسس في الرياضيات التطبيقية وعلوم الكمبيوتر والأحياء والفيزياء الإحصائية وعلم الوراثة والكيمياء والتطور وبيولوجيا الحفظ. يهدف علم البيئة النظري إلى توضيح مجموعة متنوعة من الظواهر في علوم الحياة  مثل نمو المجتمعات ودينامياتها، والثروات السمكية والمنافسة ونظرية التطور وعلم الأوبئة وسلوك الحيوان وديناميات المجموعات والشبكات الغذائية والنظم البيئية والبيئة المكانية وآثار تغير المناخ.

استفاد علم البيئة النظري من ظهور قوة الحوسبة السريعة، ما سمح بتحليل وتصور المحاكاة الحاسوبية واسعة النطاق للظواهر البيئية. الأهم من ذلك هو أن هذه الأدوات الحديثة توفر تنبؤات كمية حول آثار التغير البيئي الناجم عن الأنشطة البشرية على مجموعة متنوعة من الظواهر البيئية، مثل: غزو الأنواع وتغير المناخ وتأثير الصيد البري والبحري على استقرار شبكة الأغذية ودورة الكربون العالمية.

تصنيف المقاربات

كما هو الحال في معظم العلوم الأخرى، تشكل النماذج الرياضية أساس النظرية البيئية الحديثة.

  • النماذج الظواهرية: استخلاص الأشكال الوظيفية والتوزيعية من الأنماط الملحوظة في البيانات، أو يقرر الباحثون الوظائف والتوزيعات التي تكون مرنة بما يكفي لمطابقة الأنماط التي وجدوها هم أو وجدها آخرون (علماء البيئة الحقلية أو التجريبية) في الحقل أو من خلال التجارب.[3]
  • النماذج الميكانيكية: صياغة العمليات الأساسية مباشرة، مع الوظائف والتوزيعات التي تستند إلى الاستدلال النظري حول العمليات البيئية موضع الاهتمام.[3]

يمكن للنماذج البيئية أن تكون حتمية أو تصادفية.[3]

  • تتطور النماذج الحتمية دائمًا بنفس الطريقة من نقطة انطلاق معينة.[4] تمثل السلوك المتوسط والمتوقع للنظام، لكنها تفتقر إلى التغير العشوائي. العديد من نماذج ديناميات النظام حتمية.
  • تسمح النماذج التصادفية بالنمذجة المباشرة للاضطرابات العشوائية التي تشكل أساس النظم البيئية في العالم الحقيقي. نماذج سلسلة ماركوف هي مؤشر تصادفي.

يمكن نمذجة الأنواع في زمن مستمر أو متقطع.[5]

  • يُقسم الزمن المتقطع باستخدام معادلات الاختلاف. هذه العمليات البيئية النموذجية التي يمكن وصفها بأنها تحدث على مراحل زمنية متقطعة. غالبًا ما تُستخدم المصفوفة لاستقصاء تطور المجموعات عمرية البنية أو مرحلية البنية. تمثل مصفوفة ليزلي على سبيل المثال،  التغير المتقطع للوقت لمجموعة عمرية البنية.[6][7][8]

غالبًا ما تستخدم النماذج لوصف عمليات التكاثر البيئي الحقيقية لأحد الأنواع أو لأنواع المتعددة. يمكن تشكيل هذه النماذج باستخدام عمليات المتفرعة العشوائية. من الأمثلة على ذلك نجد ديناميات المجموعات المتفاعلة (منافسة الافتراس والتكافل)، والتي، وفقًا للأنواع موضع الاهتمام، قد تشكّل على فترة زمنية مستمرة أو متقطعة. يمكن العثور على أمثلة أخرى لهذه النماذج في مجال الوبائيات الرياضية إذ تكون العلاقات الديناميكية التي ستجري صياغتها هي تفاعلات مُضيف - مُمرض.[5]

تُستخدم نظرية التشعب لتوضيح كيف يمكن أن تؤدي التغييرات الصغيرة في قيم المعايير إلى نتائج طويلة المدى مختلفة اختلافًا جذريًا، وهي حقيقة رياضية يمكن استخدامها لتفسير الاختلافات الإيكولوجية الحادة التي تحدث في أنظمة متشابهة نوعيًا إلى حد كبير.[9] الخرائط اللوجيستية هي خرائط كثيرة الحدود، ويُستشهد بها غالبًا كأمثلة نموذجية لكيفية ظهور السلوك الفوضوي من معادلات ديناميكية غير خطية بسيطة للغاية. روّج عالم البيئة النظري روبرت ماي لهذه الخرائط في ورقة بحثية عام 1976.[10]

عام 1930، نشر آر. آي. فيشر  كتابه الكلاسيكي «النظرية الوراثية للانتقاء الطبيعي»، الذي قدم فكرة أن اللياقة المعتمدة على التردد تجلب جانبًا استراتيجيًا للتطور، إذ تكون مكافأة كائن معين، الناشئة عن تفاعل جميع الكائنات ذات الصلة، هي عدد الذريّات القابلة للحياة التي ينجبها هذا الكائن الحي.[11] عام 1961، طبق ريتشارد ليونتين نظرية الألعاب على البيولوجيا التطورية في كتابه «التطور ونظرية الألعاب»،[12] أتبعه بعد وقت قصير جون ماينارد سميث بمقال نشره عام 1972 بعنوان «نظرية الألعاب وتطور القتال» حدد فيه مفهوم إستراتيجية مستقرة تطوريًا.[13]

لأن النظم البيئية عادةً تكون غير خطية، فهي في كثير من الأحيان غير قابلة للحل بأسلوب تحليلي، ولكي نحصل على نتائج معقولة، يجب أن نستخدم التقنيات غير الخطية والعشوائية والحسابية. هناك فئة محددة من النماذج الحسابية تكسب شعبية شعبية متزايدة هي النماذج اقائمة على العوامل. يمكن أن تحاكي هذه النماذج الإجراءات والتفاعلات للكائنات المتعددة غير المتجانسة إذ تكون التقنيات التحليلية التقليدية غير كافية. يولّد علم البيئة النظري التطبيقي نتائج قابلة للاستخدام في العالم الواقعي.[14]

علم البيئة التطوري

اشتهر عالم الأحياء البريطاني ألفريد راسل والاس باقتراحه بشكل مستقل نظرية التطور بسبب الاصطفاء الطبيعي وهو ما دفع  العالم تشارلز داروين إلى نشر نظريته الخاصة. في مقالته الشهيرة لعام 1858، اقترح والاس الانتقاء الطبيعي كنوع من آلية التغذية الراجعة التي تبقي الأنواع والأصناف متكيفة مع بيئتها.[15]

التاريخ

يعتمد علم البيئة النظري على العمل الرائد الذي قام به جي. إيفلين هتشينسون وطلابه. يعتبر الأخوان أودوم مؤسسي علم البيئة النظري الحديث.[16]

أضاف سيمبرلوف الدقة الإحصائية إلى علم البيئة التجريبي وكان شخصية رئيسية في مناظرة «سلوس» حول ما إذا كان من الأفضل حماية احتياطي كبير واحد أو عدة احتياطيات صغيرة.[17]

علماء البيئة النظرية وعلماء البيئة الرياضية

يمكن التمييز بشكل مبدئي بين علماء البيئة الرياضية وعلماء البيئة الذين يطبقون الرياضيات على المشكلات البيئية وعلماء الرياضيات الذين يطورون الرياضيات نفسها التي تنشأ من مشاكل بيئية.

انظر أيضًا

مراجع

  1. ^ May RM (2001) Stability and Complexity in Model Ecosystems Princeton University Press, reprint of 1973 edition with new foreword. (ردمك 978-0-691-08861-7). نسخة محفوظة 30 يوليو 2016 على موقع واي باك مشين.
  2. ^ Pimm SL (2002) Food Webs University of Chicago Press, reprint of 1982 edition with new foreword. (ردمك 978-0-226-66832-1). نسخة محفوظة 13 مارس 2020 على موقع واي باك مشين.
  3. ^ ا ب ج Bolker BM (2008) Ecological models and data in R Princeton University Press, pages 6–9. (ردمك 978-0-691-12522-0). نسخة محفوظة 13 مارس 2020 على موقع واي باك مشين.
  4. ^ Sugihara G، May R (1990). "Nonlinear forecasting as a way of distinguishing chaos from measurement error in time series" (PDF). Nature. ج. 344 ع. 6268: 734–41. Bibcode:1990Natur.344..734S. DOI:10.1038/344734a0. PMID:2330029. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2011-08-14. اطلع عليه بتاريخ 2011-05-13.
  5. ^ ا ب Soetaert K and Herman PMJ (2009) A practical guide to ecological modelling Springer. (ردمك 978-1-4020-8623-6). نسخة محفوظة 13 مارس 2020 على موقع واي باك مشين.
  6. ^ Grant WE (1986) Systems analysis and simulation in wildlife and fisheries sciences. Wiley, University of Minnesota, page 223. (ردمك 978-0-471-89236-6).
  7. ^ Jopp F (2011) Modeling Complex Ecological Dynamics Springer, page 122. (ردمك 978-3-642-05028-2). نسخة محفوظة 13 مارس 2020 على موقع واي باك مشين.
  8. ^ Burk AR (2005) New trends in ecology research Nova Publishers, page 136. (ردمك 978-1-59454-379-1). نسخة محفوظة 13 مارس 2020 على موقع واي باك مشين.
  9. ^ Ma T and Wang S (2005) Bifurcation theory and applications World Scientific. (ردمك 978-981-256-287-6). نسخة محفوظة 13 مارس 2020 على موقع واي باك مشين.
  10. ^ May، Robert (1976). Theoretical Ecology: Principles and Applications. Blackwell Scientific Publishers. ISBN:978-0-632-00768-4.
  11. ^ Fisher، R. A. (1930). The genetical theory of natural selection. Oxford: The Clarendon press. مؤرشف من الأصل في 2019-03-28.
  12. ^ R C Lewontin (1961). "Evolution and the theory of games". Journal of Theoretical Biology. ج. 1 ع. 3: 382–403. DOI:10.1016/0022-5193(61)90038-8.
  13. ^ John Maynard Smith (1974). "Theory of games and evolution of animal conflicts" (PDF). Journal of Theoretical Biology. ج. 47 ع. 1: 209–21. DOI:10.1016/0022-5193(74)90110-6. PMID:4459582. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2017-08-08.
  14. ^ Supriatna AK (1998) Optimal harvesting theory for predator–prey metapopulations University of Adelaide, Department of Applied Mathematics. نسخة محفوظة 13 مارس 2020 على موقع واي باك مشين.
  15. ^ Smith، Charles H. "Wallace's Unfinished Business". Complexity (publisher Wiley Periodicals, Inc.) Volume 10, No 2, 2004. مؤرشف من الأصل في 2009-01-29. اطلع عليه بتاريخ 2007-05-11.
  16. ^ Cuddington K and Beisner BE (2005) Ecological paradigms lost: routes of theory change Academic Press. (ردمك 978-0-12-088459-9). نسخة محفوظة 13 مارس 2020 على موقع واي باك مشين.
  17. ^ Soulé ME، Simberloff D (1986). "What do genetics and ecology tell us about the design of nature reserves?" (PDF). Biological Conservation. ج. 35 ع. 1: 19–40. DOI:10.1016/0006-3207(86)90025-X. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2012-03-15.

Read other articles:

The Life of David Gale

2003 American filmThe Life of David GaleTheatrical release posterDirected byAlan ParkerWritten byCharles RandolphProduced byAlan ParkerNicolas CageStarringKevin SpaceyKate WinsletLaura LinneyGabriel MannCinematographyMichael SeresinEdited byGerry HamblingMusic byAlex ParkerJake ParkerProductioncompaniesIntermedia FilmsDirty HandsSaturn FilmsDistributed byUniversal PicturesRelease dates February 21, 2003 (2003-02-21) (United States) March 13, 2003 (2003-03-13)...

 

Hackney South (UK Parliament constituency)

Parliamentary constituency in the United Kingdom, 1885–1955 For the present constituency, see Hackney South and Shoreditch (UK Parliament constituency). Hackney SouthFormer Borough constituencyfor the House of Commons1885–1955SeatsoneCreated fromHackneyReplaced byBethnal Green and Hackney Central Hackney South was a parliamentary constituency in The Metropolis (later the County of London). It was represented by nine Members of Parliament to the House of Commons of the Parliament of the Un...

 

1906 Minnesota lieutenant gubernatorial election

Election for Lieutenant Governor of Minnesota Minnesota lieutenant gubernatorial election, 1906 ← 1904 November 6, 1906 1908 →   Nominee A. O. Eberhart Lloyd G. Pendergast Ole Lokensgaard Party Republican Democratic Prohibition Popular vote 137,864 106,926 15,900 Percentage 52.88% 41.02% 6.10% Lieutenant Governor before election Ray W. Jones Republican Elected Lieutenant Governor A. O. Eberhart Republican Elections in Minnesota General elections ...

Grand Theft Auto Advance

Grand Theft Auto AdvanceDéveloppeur Digital EclipseÉditeur Take-Two InteractiveDistributeur Rockstar GamesScénariste Rockstar GamesDate de sortie INT : 26 octobre 2004 Franchise Grand Theft AutoGenre Action-aventure, conduite, tirMode de jeu SoloPlate-forme Game Boy AdvanceLangue Français[1]Évaluation PEGI : 16+ ?Site web www.rockstargames.com/grandtheftauto/gbamodifier - modifier le code - modifier Wikidata Grand Theft Auto Advance (souvent référencé sous le titre Grand The...

 

趙家驤

追晉陸軍二級上將趙家驤將軍个人资料出生1910年 大清河南省衛輝府汲縣逝世1958年8月23日(1958歲—08—23)（47—48歲） † 中華民國福建省金門縣国籍 中華民國政党 中國國民黨获奖 青天白日勳章（追贈）军事背景效忠 中華民國服役 國民革命軍 中華民國陸軍服役时间1924年－1958年军衔 二級上將 （追晉）部队四十七師指挥東北剿匪總司令部參謀長陸軍�...

 

Sensitivity and specificity

Statistical measures of the performance of a binary classification test Sensitivity and specificity - The left half of the image with the solid dots represents individuals who have the condition, while the right half of the image with the hollow dots represents individuals who do not have the condition. The circle represents all individuals who tested positive. In medicine and statistics, sensitivity and specificity mathematically describe the accuracy of a test that reports the presence or a...

Greatest Hits II (Queen album)

1991 greatest hits album by QueenGreatest Hits IIGreatest hits album by QueenReleased28 October 1991Recorded1981–1990 1981–1995 (2011 Japan reissue edition)GenreRockLength76:32LabelEMI/Parlophone (Europe)Hollywood (North America)Queen chronology CD Single Box(1991) Greatest Hits II(1991) Classic Queen(1992) Professional ratingsReview scoresSourceRatingAllMusic linkNME4/10[1]The Rolling Stone Album Guide[2] Greatest Hits II is a compilation album by the British roc...

 

Libraries in Paris

Sainte-Geneviève Library at Sorbonne-Nouvelle University Paris, the capital of France, has many of the country's most important libraries. The Bibliothèque nationale de France (BnF; in English national library of France) operates public libraries in Paris, among them the François-Mitterrand, Richelieu, Louvois, Opéra, and Arsenal.[1] Overview In the 2nd arrondissement, the Bibliothèque Richelieu is to a design by Henri Labrouste with nine domes; it opened in 1868. There are three...

 

Klorofluorokarbon

Untuk kegunaan lain, lihat CFC (disambiguasi). Klorofluorokarbon (CFC) adalah suatu senyawa organik yang hanya mengandung karbon, klorin, dan fluorin, yang diproduksi sebagai derivat volatil dari metana, etana, dan propana. Mereka juga dikenal dengan nama merek DuPont Freon. Perwakilan kelompok senyawa ini yang paling umum adalah diklorodifluorometana (R-12 atau Freon-12). Banyak CFC telah banyak digunakan sebagai refrigeran, propelan (dalam aplikasi aerosol), dan pelarut. Karena CFC berkontr...

2020年夏季奧林匹克運動會波蘭代表團

2020年夏季奥林匹克运动会波兰代表團波兰国旗IOC編碼POLNOC波蘭奧林匹克委員會網站olimpijski.pl（英文）（波兰文）2020年夏季奥林匹克运动会（東京）2021年7月23日至8月8日（受2019冠状病毒病疫情影响推迟，但仍保留原定名称）運動員206參賽項目24个大项旗手开幕式：帕维尔·科热尼奥夫斯基（游泳）和马娅·沃什乔夫斯卡（自行车）[1]闭幕式：卡罗利娜·纳亚（皮划艇）&#...

 

Tu canción

Tu canción Amaia Romero et Alfred García interprétant Tu canción lors d'une répétition avant la finale de l'Eurovision 2018. Chanson de Amaia y Alfredau Concours Eurovision de la chanson 2018 Sortie 28 janvier 2018 Durée 3:00 Langue Espagnol Genre Pop, ballade, musique latine Auteur-compositeur Raúl Gómez, Sylvia Santoro Producteur Pablo Cebrián Label Universal Music Spain Classement Finale : 23e (61 points) Chansons représentant l'Espagne au Concours Eurovision de la ch...

 

أحمد بوقرة

  هذه المقالة عن أمحمد بوقرة. لمعانٍ أخرى، طالع بوقرة (توضيح). أحمد بوقرة   معلومات شخصية الميلاد 2 ديسمبر 1928   خميس مليانة، عين الدفلى الوفاة 5 مايو 1959 (30 سنة)   أولاد بوعشرة، نواحي البرواقية، المدية. مكان الدفن أولاد بوعشرة، سي المحجوب. الجنسية جزائري الحياة العمل...

De Havilland Mosquito

British multi-role combat aircraft of WW2 DH.98 Mosquito Mosquito B Mk IV Series 2 Role Light bomber Fighter-bomber Night fighter Maritime strike aircraft Photo-reconnaissance aircraft Type of aircraft National origin United Kingdom Manufacturer de Havilland First flight 25 November 1940[1] Introduction 15 November 1941[2] Retired 1963 Status Retired Primary users Royal Air Force Royal Canadian Air Force Royal Australian Air Force United States Army Air Forces Produced 19...

 

1952 en Inde

Première réunion de la Lok Sabha (Chambre du peuple) à New Delhi (17 avril 1952). Chronologie de l'Inde ◄◄ 1948 1949 1950 1951 1952 1953 1954 1955 1956 ►► Chronologies Données clés 1949 1950 1951  1952  1953 1954 1955Décennies :1920 1930 1940  1950  1960 1970 1980Siècles :XVIIIe XIXe  XXe  XXIe XXIIeMillénaires :-Ier Ier  IIe  IIIe Chronologies géographiques Afrique Afrique du Sud, Algérie, Angola, Bénin, Botswana, Burk...

 

Input method

Method for generating non-native characters on devices An animation shows how an input method produces Korean texts. An input method (or input method editor, commonly abbreviated IME) is an operating system component or program that enables users to generate characters not natively available on their input devices by using sequences of characters (or mouse operations) that are available to them. Using an input method is usually necessary for languages that have more graphemes than there are k...

Salt Pan Creek

River in New South Wales, AustraliaSalt Pan CreekEtymologyEarly settlers took salt from the swampland by evaporating the salt water.[1]LocationCountryAustraliaStateNew South WalesRegionSydney Basin (IBRA), Canterbury-Bankstown, Southern SydneyLocal government areasCity of Canterbury-Bankstown, Georges RiverPhysical characteristicsSource  • locationwest of Mount Lewis Mouthconfluence with the Georges River • locationLugarnoLength7 km (4.3...

 

John Thaw

English actor (1942–2002) John ThawCBEThaw as Inspector MorseBornJohn Edward Thaw(1942-01-03)3 January 1942Gorton, Manchester, EnglandDied21 February 2002(2002-02-21) (aged 60)Luckington, Wiltshire, EnglandOccupationActorYears active1958–2001Spouses Sally Alexander ​ ​(m. 1964; div. 1968)​ Sheila Hancock ​(m. 1973)​ Children3, including Abigail Thaw John Edward Thaw, CBE (3 January 1942 – 21 February ...

 

شيوعية

شيوعيةصنف فرعي من اشتراكية التاريخ تاريخ الشيوعية شخصيات مهمة كارل ماركس لينين تروتسكي ستالينتعديل - تعديل مصدري - تعديل ويكي بيانات الشيوعية (بالروسية: коммунизм وبالإنجليزية: Communism مشتقة من اللاتينية: communis, common, universal)[1][2] مصطلح يشير إلى مجموعة أفكار في التنظيم ال�...

Convention Center station (TriMet)

Light rail station in Portland, Oregon, US Convention Center    MAX Light Rail stationConvention Center station, looking southwestGeneral informationLocationNE Holladay Street and Martin Luther King Jr. Blvd., Portland, OregonUSACoordinates45°31′48″N 122°39′44″W / 45.530101°N 122.662206°W / 45.530101; -122.662206Owned byTriMetPlatformsSide platformsTracks2Connections Portland Streetcar: A and B Loop TriMet: 6ConstructionAccessibleYesHist...

 

Estrasburgo

EstrasburgoStrasbourg Ciudad Catedral BanderaEscudo EstrasburgoLocalización de Estrasburgo en Francia EstrasburgoLocalización de Estrasburgo en Gran Este Coordenadas 48°34′24″N 7°45′08″E / 48.573333333333, 7.7522222222222Idioma oficial francés • Otros idiomas Alsaciano, alemánEntidad Ciudad • País Eurodistrito de Estrasburgo =  Francia • Región  Gran Este • Colectividad territorial Colectividad Europea de Alsacia[1]​&...