物种之间的竞争

大学生物采用固定步长RK4和交互式相平面的确定性洛特卡-沃尔泰拉竞争模型

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关于此实验

在共享的虚拟栖息地中培育两个相互竞争的种群。在相平面中设置不同的初始数量,调整相互作用强度,并比较共存、排斥以及对初始条件的依赖。

学习目标

  • 解读环境容纳量和种间竞争系数。
  • 将零增长等值线与单位个体增长率为零联系起来。
  • 区分正平衡点与稳定共存结果。

使用方法

  1. 1运行弱竞争,并比较两个种群的变化曲线。
  2. 2点击相图,设置另一组初始种群数量。
  3. 3选择强竞争,并从初始优势相反的条件重新运行。
  4. 4将一个种群的初始数量设为零,测试在没有迁入的情况下它是否能够出现。

模型

物种 2 对物种 1 造成的竞争负荷,等同于物种 1 对自身造成的负荷。
反向相互作用的强度不一定相同。
相平面中的虚线表示单位个体增长率为零。

假设

  • 在空间未明确区分的洛特卡-沃尔泰拉竞争系统中,两个种群的丰度都是连续值。出生和死亡不会通过随机抽样来模拟。
  • 求解器在50天内使用固定步长0.01天的四阶龙格-库塔法。播放过程中会对数值进行插值。
  • 在一次试验中,环境容纳量和增长率保持不变。初始数量为零的种群会一直缺失,因为没有迁入。
  • 正的零增长等值线交点在弱竞争下可能稳定,在强竞争下则可能不稳定。仅凭坐标无法证明稳定共存。
  • 花朵图标以每 1000 个种群单位为基准,在固定尺度上近似表示种群数量。它们并不代表实际个体,也不是按不断变化的环境容纳量归一化后的比例。

在课堂上试试这个实验

  1. Q1为什么在竞争激烈时,胜者会取决于初始种群数量?
  2. Q2为什么改变环境容纳量后,即使尚未运行试验,零增长线也会发生变化?

常见问题

为什么不一定总能达到内部平衡?

在强烈的相互竞争下,内部平衡可能不稳定;初始时的微小优势也可能导致一方被排斥。

花朵代表实际生物的数量吗?

不代表。它们象征微分方程所描述的连续种群数量。