数学模型 Lotka-Volterra
起源:
20世纪40年代,Lotka(1925)和Volterra(1926)奠定了种间竞争关系的理论基础,他们提出的种间竞争方程对现代生态学理论的发展有着重大影响。
内容:
Lotka-Volterra模型(Lotka-Volterra种间竞争模型)是logistic模型(阻滞增长模型)的延伸。现设定如下参数:
N1、N2:分别为两个物种的种群数量 K1、K2:分别为两个物种的环境容纳量 r1、r2 :分别为两个物种的种群增长率
依逻辑斯蒂模型有如下关系:
其中:N/K可以理解为已经利用的空间(称为“已利用空间项”),则(1-N/K)可以理解为尚未利用的空间(称为“未利用空间项”) 当两个物种竞争或者利用同一空间时,“已利用空间项”还应该加上N2种群对空间的占用。则:
其中,α:物种2对物种1的竞争系数,即每个N2个体所占用的空间相当于α个N1个体所占用空间。
则有,β:物种1对物种2的竞争系数,即每个N1个体所占用的空间相当于β个N2个体所占用空间。则另有:
如我们所知:
当物种N1种群(物种1)的环境容纳量为K1时,N1种群中每个个体对自身种群的增长抑制作用为1/K1;同理,N2种群中每个个体对自身种群的增长抑制作用为1/K2。
另外,从(1)、(2)两个方程以及α、β的定义中可知:
N2种群中每个个体对N1种群的影响为:α/K1
N1种群中每个个体对N2种群的影响为:β/K2
因此,当物种2可以抑制物种1时,可以认为,物种2对物种1的影响 > 物种2对自身的影响,即 α/K1 > 1/K2。