物種之間的競爭

大學生物採用固定步長RK4和互動式相平面的決定性洛特卡-沃爾泰拉競爭模型

使用通行證解鎖此實驗

通行證可解鎖網站上的所有模擬,包括課堂展示模式。下方的教學筆記仍免費開放給所有人。

一次性付款,無需訂閱。

關於此實驗

在共享的虛擬棲地中培育兩個相互競爭的族群。在相平面中設定不同的初始數量,調整相互作用強度,並比較共存、排斥以及對初始條件的依賴。

學習目標

  • 解讀環境容納量和種間競爭係數。
  • 將零成長等值線與單位個體成長率為零連結起來。
  • 區分正平衡點與穩定共存結果。

使用方法

  1. 1執行弱競爭,並比較兩個族群的變化曲線。
  2. 2點擊相圖,設定另一組初始族群數量。
  3. 3選擇強競爭,並從初始優勢相反的條件重新執行。
  4. 4將一個族群的初始數量設為零,測試在沒有移入的情況下它是否能夠出現。

模型

物種 2 對物種 1 造成的競爭負荷,等同於物種 1 對自身造成的負荷。
反向相互作用的強度不一定相同。
相平面中的虛線表示單位個體成長率為零。

假設

  • 在空間未明確區分的洛特卡-沃爾泰拉競爭系統中,兩個族群的豐度都是連續值。出生和死亡不會透過隨機抽樣來模擬。
  • 求解器在50天內使用固定步長0.01天的四階龍格-庫塔法。播放過程中會對數值進行內插。
  • 在一次試驗中,環境容納量和成長率保持不變。初始數量為零的族群會一直缺失,因為沒有移入。
  • 正的零成長等值線交點在弱競爭下可能穩定,在強競爭下則可能不穩定。僅憑座標無法證明穩定共存。
  • 花朵圖示以每 1000 個族群單位為基準,在固定尺度上近似表示族群數量。它們並不代表實際個體,也不是依照不斷變化的環境容納量正規化後的比例。

在課堂上試試這個實驗

  1. Q1為什麼在競爭激烈時,勝者會取決於初始族群數量?
  2. Q2為什麼改變環境容納量後,即使尚未執行試驗,零成長線也會改變?

常見問題

為什麼不一定總能達到內部平衡?

在強烈的相互競爭下,內部平衡可能不穩定;初始時的微小優勢也可能導致一方被排除。

花朵代表實際生物的數量嗎?

不代表。它們象徵微分方程所描述的連續族群數量。