COHERENCE OF POPULATION DYNAMICS IN THE CONDITIONS OF THE ARAL CRISIS
COHERENCE OF POPULATION DYNAMICS IN THE CONDITIONS OF THE ARAL CRISIS
Elzura Urazimbetova
Trainee-researcher, Karakalpak Scientific Research Institute of Natural Sciences,
Uzbekistan, Nukus
Bibigul Tleumuratova
Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Senior Researcher, Karakalpak Scientific Research Institute of Natural Sciences,
Uzbekistan, Nukus
Svetlana Mambetullaeva
Doctor of Biological Sciences, Professor, Karakalpak Scientific Research Institute of Natural Sciences,
Uzbekistan, Nukus
Gulshirin Utemuratova
Ph.D. of Biological Sciences, Karakalpak Scientific Research Institute of Natural Sciences,
Uzbekistan, Nukus
Azamat Urumbaev
Junior researcher, Karakalpak Scientific Research Institute of Natural Sciences,
Uzbekistan, Nukus
КОГЕРЕНТНОСТЬ ДИНАМИКИ ЧИСЛЕННОСТИ ПОПУЛЯЦИЙ В УСЛОВИЯХ АРАЛЬСКОГО КРИЗИСА
Уразымбетова Эльзура Пулатовна
стажёр-исследователь, Каракалпакский научно-исследовательский институт естественных наук ККО АН РУз,
Республика Узбекистан, г. Нукус
Тлеумуратова Бибигул Сарбаевна
д-р физ.-мат. наук, ст. науч. сотр., Каракалпакский научно-исследовательский институт естественных наук ККО АН РУз,
Республика Узбекистан, г. Нукус
Мамбетуллаева Светлана Мирзамуратовна
д-р биол. наук, проф., Каракалпакский научно-исследовательский институт естественных наук ККО АН РУз,
Республика Узбекистан, г. Нукус
Утемуратова Гулширин Нажиматдинована
PhD доктор философии по биологическим наукам, Каракалпакский научно-исследовательский институт естественных наук ККО АН РУз,
Республика Узбекистан, г. Нукус
Урумбаев Азамат Ерназарович
мл. науч. сотр., Каракалпакский научно-исследовательский институт естественных наук ККО АН РУз,
Республика Узбекистан, г. Нукус
Специфика динамики природных процессов в условиях кризиса (в данном случае Аральского кризиса) и дефицит данных наблюдения требуют разработки специальных методов исследования динамики популяций дестабилизированной экосистемы. По результатам исследования многолетней (1961-2019гг.) совместной динамики численности популяций наиболее типичной для Южного Приаралья системы «растения-грызуны-лисица» выявлено следующее.
Взаимосвязь численности грызунов и лисиц по годам характеризуется высокой корреляцией как по фактическим, так и по модельным данным (соответственно 0,78 и 0,99).
Графическое представление модельных данных (рис.1) демонстрирует согласованность динамики численности лисиц и грызунов, поскольку зависимость популяции лисиц от численности грызунов приводит к тому, что динамика лисиц подстраивается под динамику грызунов.
Модель четко имитирует нарушение цикличности естественных колебаний численности популяции, свойственной грызунам.
Рисунок 1. Динамика численности популяций бинарной связи «грызуны-лисица»
Совместная динамика численности компонентов бинарной связи «хищник-жертва», также, согласованна (рис.2). Отметим, что модель «хищник-жертва» Лотки-Вольтерра [1,2], акцентируясь на имитации зависимости динамики «хищника» от траектории «жертвы», «занижает» численность грызунов, так что число особей грызунов на 1 га для десятилетия 2010-2019гг. снижается с 8,37 в случае «лисица-грызуны» до 5,79 для связи «грызуны-растения».
Рисунок 2. Динамика численности популяций бинарной связи «растения-грызуны»
Классические модели типа «хищник-жертва» Лотки-Вольтерра, построенные для нормально, устойчиво функционирующей экосистемы оказываются неадекватными для кризисных условий, поскольку не учитываются значительные трансформации природной среды, происходящие в Приаралье.
Так, коэффициенты корреляции динамики численности популяций бинарной связи «растения-грызуны», вычисленные по данным наблюдений и модельным данным имеют существенные различия (соответственно 0,33 и 0,96). Это можно объяснить, тем что в модели не учитываются происходящие вследствие резкого изменения гидрорежима реки Амударьи сукцессии растительности, служащих кормом для грызунов.
Динамичность природной среды Южного Приаралья [3], обусловленная Аральским кризисом, предопределяет недостаточную изученность отдельных компонентов экосистемы. Ввиду этого обстоятельства нами предложен метод восстановления рядов наблюдений при дефиците данных по многолетней динамике численности какого-либо вида по связям этого вида с другим хорошо изученным видом [4]. При этом используются функции отклика, метод аналогий и когерентность динамики численности видов, особенно проявляющейся по положениям синергетики в условиях кризиса. Поскольку когерентность процессов характеризуется согласованностью в их скорости и совпадением точек особенностей (экстремумы, перегибы и т.д.), введены коэффициенты когерентности скорости изменений численности популяций (КСП) и темпов (КТП), вычисляемых как коэффициенты корреляции соответственно первых и вторых производных аппроксимирующих популяционную динамику уравнений. Высокие значения КСП и КТП – больше 0,9 – свидетельствуют о когерентности многолетней динамики численности популяций системы «растения-грызуны-лисица».
Список литературы:
- Чу А.Р., Михайлов М.Д. Исследование математической модели «хищник–жертва» с учётом внутривидовой конкуренции и ареала обитания в двумерном приближении /Девятая Сибирская конференция по параллельным и высокопроизводительным вычислениям, Томск, 10-12 октября 2017 года: сборник статей. Томск, 2017, с.78-85.
- Базыкин А. Д. Нелинейная динамика взаимодействующих популяций. Москва-Ижевск: Институт компьютерных технологий, 2003, 368 с.
- Динамика и потенциал природной среды Каракалпакстана / Н.К. Аимбетов, Б.С. Тлеумуратова, С.М. Мамбетуллаева и др., Каракалпакский научно-исследовательский институт естественных наук Каракалпакского отделения Академии наук Республики Узбекистан, Нукус: Илим, 2017, 251с.
- Окулова Н.М., Катаев Г.Д. Взаимосвязи «Хищник – красно-серая полевка» в сообществах позвоночных животных Лапландского заповедника // Зоол. Журн, 2007, т.86, № 8, с.989-998.