Як це працює
Кожен вид бактерій i має популяцію Ni, що росте логістично до місткості середовища Ki, заданої спільним припливом поживних речовин, але ця місткість «з'їдається» кожним іншим присутнім видом, зваженим коефіцієнтом конкуренції αij. Коли значення αij малі відносно самообмеження кожного виду, ніші майже не перекриваються, і кожен вид знаходить простір для існування — стабільне співіснування. Коли значення αij великі, вид, що росте найшвидше або має найбільшу місткість, споживає стільки спільного ресурсу, що суперників витісняє до нуля — конкурентне виключення, що віддзеркалює, як один опортуністичний кишковий вид може витіснити інших після порушення антибіотиками.
Симуляція чисельно інтегрує узагальнені рівняння конкуренції Лотки-Вольтерри з невеликим явним кроком Ейлера щокадру анімації, тож ви можете спостерігати, як траєкторії вигинаються в реальному часі, перетягуючи повзунки. Вигляд чашки Петрі внизу відображає кожен вид як кольорову кругову ділянку, площа якої пропорційна його поточній популяції, даючи інтуїтивне просторове уявлення про те, хто перемагає в спільному кишковому середовищі.
Ni(t+dt) = Ni(t) + dt · dNi/dt, обмежено до Ni ≥ 0
αij = силаКонкуренції (рівномірний позадіагональний зв'язок, i≠j)
Ki = базоваМісткість · припливРесурсів
Поширені запитання
Що таке модель конкуренції Лотки-Вольтерри?
Узагальнена модель конкуренції Лотки-Вольтерри описує, як кілька видів, що ділять один ресурс, ростуть логістично, водночас пригнічуючи ріст один одного. Швидкість росту кожного виду залежить від його власної популяції плюс зваженої суми популяцій конкурентів, масштабованої коефіцієнтами конкуренції.
Що таке конкурентне виключення?
Принцип конкурентного виключення стверджує, що два види, які конкурують за той самий обмежувальний ресурс, не можуть стабільно співіснувати нескінченно довго — вид навіть із незначною перевагою пристосованості зрештою витіснить інший до локального вимирання.
Як кілька видів бактерій можуть співіснувати в кишечнику?
Співіснування стає можливим, коли міжвидові коефіцієнти конкуренції слабші за внутрішньовидове самообмеження, тобто кожен вид обмежує власний ріст сильніше, ніж ріст суперників — часто тому, що види спеціалізуються на дещо різних поживних речовинах чи кишкових нішах.
Що означає коефіцієнт конкуренції альфа?
Коефіцієнт альфа-ij вимірює вплив виду j на ріст виду i в перерахунку на особину, виражений в одиницях власної місткості виду i. Альфа, що дорівнює 1, означає, що особина конкурента пригнічує ріст рівно так само, як особина власного виду; вищі значення означають сильніше пригнічення.
Що таке місткість середовища в цій симуляції?
Місткість середовища (K) — це максимальна популяція, яку вид міг би підтримувати самотужки за наявного припливу поживних речовин. Вона задає межу, до якої наближається логістична крива росту кожного виду за відсутності конкурентів.