معلومة

نمذجة النمو السكاني - التباين

نمذجة النمو السكاني - التباين


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لقد كنت أدرس نماذج النمو السكاني ، ولكن هناك شيء لا أجده محبطًا. هذه صيغة للتباين في النمو السكاني. أعلم أنه يمكن تقديم نماذج أخرى ، لكني أريد أن أبدأ بأبسط حالة.

لنفترض أن عدد السكان ينمو أضعافًا مضاعفة كما هو محدد بواسطة: $ N (t) = N (0) W ^ {t} $

تخبرنا المعلمات $ W $ (الملاءمة المطلقة في تعريفي) أن وقت القسمة (إذا كان النوع يتكاثر بشكل ثنائي) يتم الحصول عليه من خلال التوزيع الأسي باستخدام $ lambda = dfrac { ln W} { ln 2} $

لذلك أرى نموذجًا لـ $ N (t) $ ومتغيرًا عشوائيًا مرتبطًا بهذا النموذج. ما هو ملف pdf والقيمة المتوقعة والتباين لـ $ N (t) $؟ القيمة المتوقعة التي أتوقع أنها ستعطيها المعادلة الأولى (أو أن تكون القيمة هي نفسها) ولكن ماذا عن التباين؟


راجع Kendall (1949) ، القسم 2. فهو يوضح أن ملف pdf هو توزيع هندسي. في تدوينك ، تكون القيمة $ P_n (t) = N (0) W ^ {- t} left (1-W ^ {- t} right) ^ {n-1} $ ، مما يعني أن المتوسط ​​هو بالفعل $ E [N (t)] = N (0) W ^ t $ والتباين هو $ text {Var} [N (t)] = N (0) W ^ t (W ^ t-1) $. (كن حذرًا - يختلف تعريفه $ lambda $ عن تعريفك بمعامل $ ln 2 $.)


إذا كان $ W $ متغيرًا ، فأنا أتوقع (في أبسط الحالات) أن $ W $ نفسه هو a ثابت (أي ليس لها توزيع). (بالمناسبة ، عادةً ما أستخدم $ T_ {1/2} $ للإشارة إلى وقت المضاعفة ، $ ln 2 / ln W $ ، وسأستخدم $ lambda = ln W $ للسعر الأسي ، أي $ W ^ t = exp ( ln W) ^ t = exp (t ln W) = exp ( lambda t) $. لا أرى عادةً الأشخاص الذين يعبرون عن الأسعار تم قياسها بمقدار $ ln 2 $. )

في حالة عملية الولادة والوفاة المستمرة (المصطلحات الفنية لنموذجك) ، أنا يصدق ستكون الإجابة التحليلية هي أن الانحراف المعياري لحجم المجتمع في الوقت $ t $ سينمو بنفس المعدل الأسي لمتوسط ​​حجم السكان ، وأن التباين سينمو بسرعة مضاعفة (لأنه يحتوي على وحدات من $ textrm { حجم السكان} ^ 2 $) ، على سبيل المثال $ propto exp (2 lambda t) $)

ليس لدي اشتقاق / مرجع في متناول اليد ، وسأبحث عن واحد. هذه عملية حسابية أساسية للعملية العشوائية ، لكن الرياضيات العشوائية أيضًا تصبح مشعرًا جدًا (بالنسبة إلى عالم الأحياء) بسرعة. بارتليت 1960 (النماذج العشوائية العشوائية في علم البيئة وعلم الأوبئة) هو مكان واحد للبحث عن النتائج الأساسية ، على الرغم من أنني متأكد من وجود العديد من الأماكن الأخرى. تقدم أطروحة الدكتوراه الأخيرة هذه مقدمة شاملة لرياضيات عمليات الولادة والوفاة ... على الرغم من عدم خيبة أملي ، فإن الاشتقاق المعلب لنتيجة التباين أنا كسول جدًا بحيث لا يمكنني الحصول عليه من أجلك.


النماذج الرياضية لوصف النمو الوبائي المبكر: مراجعة

هناك تقليد طويل لاستخدام النماذج الرياضية لتكوين رؤى حول ديناميكيات انتقال الأمراض المعدية وتقييم التأثير المحتمل لاستراتيجيات التدخل المختلفة. أبرز الاستخدام المتزايد للنماذج الرياضية للتنبؤ بالأوبئة أهمية تصميم نماذج موثوقة تلتقط خصائص انتقال خط الأساس لمسببات الأمراض المحددة والسياقات الاجتماعية. ومع ذلك ، هناك حاجة إلى نماذج أكثر دقة ، لا سيما لمراعاة التباين في ديناميكيات النمو المبكرة للأوبئة الحقيقية واكتساب فهم أفضل للآليات المستخدمة. هنا ، نستعرض التقدم الذي تم إحرازه مؤخرًا في نمذجة وتوصيف أنماط نمو الوباء المبكر من بيانات تفشي الأمراض المعدية ، ومسح أنواع الصيغ الرياضية الأكثر فائدة لالتقاط مجموعة متنوعة من ملامح النمو الوبائي المبكر ، بدءًا من ديناميكيات النمو الفرعي الأسي إلى الأسي. . على وجه التحديد ، نقوم بمراجعة النماذج الرياضية التي تتضمن تفاصيل مكانية أو هياكل خلط سكانية واقعية ، بما في ذلك نماذج التعداد السكاني ، ونماذج الشبكة القائمة على الأفراد ، ونماذج بسيطة من نوع SIR تتضمن تأثيرات تغييرات السلوك التفاعلي أو الاختلاط غير المتجانس. في هذه العملية ، نقوم أيضًا بتحليل بيانات المحاكاة المستمدة من النماذج التفصيلية القائمة على العوامل واسعة النطاق التي تم تصميمها ومعايرتها مسبقًا لدراسة كيف تشكل الشبكات الاجتماعية الواقعية وخصائص نقل الأمراض أنماط نمو الأوبئة المبكرة وديناميكيات الانتقال العامة والتحكم في حالات الطوارئ المرضية الدولية مثل باعتباره وباء إنفلونزا A / H1N1 لعام 2009 ووباء إيبولا 2014-2015 في غرب إفريقيا.


نمذجة النمو السكاني - التباين - علم الأحياء

النماذج الرياضية في علم الأحياء

تم تصميم النماذج الرياضية لوصف ظاهرة مثيرة للاهتمام. يتم ذلك عادةً من خلال المعادلة (المعادلات) التي تم اشتقاقها من البيانات التجريبية التي تلتقط الظاهرة إلى حد ما. في الممارسة العملية ، النماذج ليست وصفات مثالية وقد تصف الظاهرة بدقة فقط في ظل مجموعة محدودة من الشروط.

على سبيل المثال ، نماذج النمو الأسي تصف بدقة فقط النمو السكاني في ظل ظروف مثالية. مع نمو السكان ، تصبح العناصر الغذائية والمساحة محدودة في النهاية. لذلك ، لا يمكن أن ينمو السكان أضعافا مضاعفة إلى أجل غير مسمى. بدلاً من ذلك ، غالبًا ما يظهر السكان فترات من النمو الأسي تليها فترات نمو أبطأ أو حتى انخفاض.

نمذجة النمو الأسي والاضمحلال

تُستخدم الوظائف الأسية بشكل شائع في العلوم البيولوجية لنمذجة كمية كمية معينة يتم نمذجتها ، مثل حجم السكان ، بمرور الوقت. عادةً ما يتم رسم الرسوم البيانية للبيانات التجريبية بمرور الوقت على x-المحور والكمية على ذ-محور.

كيف تقرر أي قاعدة تستخدم عند نمذجة ظاهرة بيولوجية؟ بالنسبة لبعض التطبيقات ، قد تعرف بشكل بديهي القاعدة التي يجب استخدامها. يمكن وصف النمو البكتيري عن طريق الانشطار الثنائي ، على سبيل المثال ، بسهولة باستخدام دالة أسية للقاعدة 2 ، لأن كل جولة من انقسام الخلية تضاعف عدد البكتيريا. في مثل هذه الحالات ، يمكننا استخدام نموذج عام للنمو / الاضمحلال الأسي ،

ذ (ر) = قط ,

لتمثيل مرور الوقت ، غالبًا ما يتم إنشاء هذه النماذج باستخدام المتغير ر & جنرال إلكتريك 0. لاحظ ذلك عندما ر = 0,

ذ (0) = كاليفورنيا 0 = ج ,

وبالتالي يمكننا تفسير الثابت ج كقيمة أولية للكمية التي يتم نمذجتها (مثل الحجم الأولي للسكان). قاعدة الأس أ، يعتمد على الظواهر التي يتم نمذجتها. في مثالنا على النمو البكتيري ، أسهل قاعدة للاستخدام هي القاعدة 2 لأننا ندرس مجموعة سكانية تتضاعف.

ماذا لو كنت لا تعرف أي قاعدة تستخدم؟

في مثل هذه الحالات ، ستصل إلى نموذج أسي طبيعي للنمو والانحلال ، معطى بواسطة

ذ (ر) = سي كت

حيث الثابت ك هو رقم حقيقي. القاعدة الأسية الطبيعية (ه & asymp 2.718) ملائم بسبب قواعد التفاضل البسيطة في حساب التفاضل والتكامل ، ولأنه من السهل الوصول إليه في معظم الآلات الحاسبة.

لاحظ أنه يمكن النظر إلى وظيفتنا الجديدة على أنها دالة أسية تم تحويلها. كما ناقشنا في قسم التحويل الرسومي ، الثابت ك لتمديد الرسم البياني أو تقليصه أفقيًا. أيضا ، تذكر أنه إذا ك & lt 0 ، يتضمن الرسم البياني المحول أيضًا انعكاسًا عبر ذ -محور.


كيف نعرف ما إذا كانت الدالة الأسية الطبيعية تمثل النمو أو الاضمحلال؟

باستخدام قوانين الأسس ، يمكننا إعادة كتابة نموذجنا الجديد على النحو التالي ،

وهي دالة أسية ذات قاعدة ه ك . يسمح لنا هذا التبسيط بتحديد ما إذا كانت الدالة تُظهر نموًا أسيًا أو تسوسًا باستخدام القواعد التالية:

لو ك & GT 0 ، إذن ه ك & gt 1 ، وتُظهر الدالة نموًا أسيًا ،

لو ك & lt 0 ، ثم 0 & lt ه ك & lt 1 ، وتعرض الدالة الاضمحلال الأسي.

*****

يقدم القسم التالي مشاكل للتحقق من معرفتك بالوظائف الأسية.


استخدام العلم لتحسين برنامج BLM Wild Horse and Burro: طريق إلى الأمام (2013)

تي مكتب إدارة الأراضي (BLM) كتيب إدارة الخيول البرية والجحور ينص على أن نموذج WinEquus ، 1 الذي طوره ستيفن جينكينز في جامعة نيفادا ، رينو ، & ldquow سوف يستخدم أثناء تخطيط منطقة إدارة التجمعات أو القطيع لتحليل ومقارنة تأثيرات إدارة الخيول البرية المقترحة و & ldquoto تحديد ما إذا كان أي من البدائل سيكون من المرجح أن & lsquocrash & [رسقوو] السكان بناءً على عدد من العوامل العشوائية (ظروف بيئية متفاوتة) & rdquo (BLM ، 2010 أ ، ص 28). يستعرض هذا الفصل بإيجاز الغرض من نمذجة ديناميكيات السكان وفائدتها وأنواع النماذج التي تم تطبيقها على مجموعات الخيول والبيرو ذات النطاق الحر. ثم يقوم بفحص النماذج التي تم تطويرها خصيصًا لبرنامج BLM Wild Horse and Burro. بعد مراجعة نقاط القوة والضعف لديهم ، يختتم الفصل بنظرة عامة على مناهج النمذجة البديلة التي يمكن أن تكون مفيدة لإدارة مجموعات الخيول ذات النطاق الحر في المراعي الغربية.

تعد نماذج الديناميكيات السكانية (يشار إليها فيما يلي باسم النماذج السكانية) أدوات مفيدة لفهم وشرح والتنبؤ بديناميات المجموعات البيولوجية واستمرارها. من منظور الإدارة ، يمكن استخدام مثل هذه النماذج لتقييم حالة السكان ، وتشخيص أسباب الانخفاض في عدد السكان أو النمو المتفجر ، ووصف أهداف الإدارة ، وتقييم تشخيص السكان والاستجابات المحتملة لإجراءات الإدارة البديلة (Caswell ، 2001). على سبيل المثال ، لعبت النمذجة السكانية دورًا مهمًا في عكس اتجاه الانخفاض في أعداد السلاحف البحرية ضخمة الرأس المهددة بالانقراض في الولايات المتحدة (Crouse et al.، 1987 Crowder et al.، 1994 Caswell، 2001). حتى الثمانينيات من القرن الماضي ، ركزت جهود الحفاظ على السلاحف البحرية على حماية الأعشاش والبيض والصغار على شواطئ التعشيش. كشف تحليل النماذج السكانية المنظمة على مراحل أن معدل النمو السكاني للسلاحف البحرية كان أكثر تناسبًا

حساسة للتغيرات في البقاء على قيد الحياة وأن الحد من نفوق السلاحف شبه البالغة والسلاحف البالغة في البحر سيكون وسيلة أكثر فعالية لزيادة معدل النمو السكاني من حماية الأعشاش والحيوانات الصغيرة على شواطئ التعشيش. بناءً على هذه النتائج جزئياً ، تم فرض لوائح تتطلب استخدام أجهزة استبعاد السلاحف (TEDs) في شباك الجر الخاصة بالربيان في نطاق السلاحف البحرية. على الرغم من أن استخدام TEDs كان مثيرًا للجدل في البداية ، فقد تم اعتماده لاحقًا من قبل لجنة المجلس القومي للبحوث (NRC ، 1990) ويعتقد أنه كان له تأثير إيجابي كبير على مجموعات السلاحف البحرية ضخمة الرأس (Caswell ، 2001).

يمكن أن تساعد نماذج الديناميكيات السكانية أيضًا في توقع استجابات السكان للتغيرات البيئية ، مثل تغير المناخ العالمي. من المتوقع أن يؤثر تغير المناخ العالمي على الجليد البحري في القطب الشمالي بشكل سلبي ، وقد يؤثر ذلك على ديناميكيات السكان واستمرار الأنواع التي تعتمد على بيئات الجليد البحري. على سبيل المثال ، تعتمد الدببة القطبية على الجليد البحري في القطب الشمالي للتغذية والتكاثر. من خلال دمج البيانات الميدانية ونماذج تغير المناخ والنماذج السكانية ، هانتر وآخرون. توقع (2010) أن تشهد أعداد الدببة القطبية في جنوب بحر بوفورت انخفاضًا حادًا بسبب انخفاض حجم الجليد البحري بحلول نهاية القرن الحادي والعشرين.

تعتبر النماذج السكانية أيضًا أدوات مفيدة في إدارة الأنواع الزائدة عن الحد. على سبيل المثال ، الضفدع الأمريكي هو نوع تم إدخاله في جزيرة فانكوفر ويؤثر سلبًا على التنوع البيولوجي في أجزاء من الجزيرة. دراسة نمذجة بواسطة Govindarajulu et al. (2005) أفاد أن استراتيجية الإدارة لاستهداف إزالة الضفادع الصغيرة قد لا تكون فعالة لأن الإزالة الجزئية للضفادع الصغيرة يمكن أن تؤدي إلى بقاء أعلى للشرغوف بسبب انخفاض التأثيرات المعتمدة على الكثافة. كشفت نتائجهم أن إعدام المتحولات في الخريف سيكون أكثر فاعلية في السيطرة على تجمعات الضفادع الأمريكية. دراسة نظرية بواسطة Zipkin et al. اقترح (2009) أن السيطرة على الأنواع الزائدة عن طريق الحصاد (أو الإزالة) يمكن أن تأتي بنتائج عكسية لأن مجموعات الأنواع التي تتميز بالنضج المبكر والخصوبة العالية قد تشهد نموًا سريعًا بعد الحصاد أو الإزالة نتيجة للتعويض المفرط المعتمد على الكثافة. تشمل الأمثلة الأخرى لتطبيق النماذج السكانية تقييم تأثيرات القتل والتحكم في الخصوبة على الديناميكيات السكانية لعدد كبير من الأيائل (برادفورد وهوبس ، 2008) والتحكم في خصوبة الكوالا على ديناميات غابات الكوالا (Todd et al. ، 2008) ، وتقييم فعالية القتل الرحيم مقابل عودة المصيدة المحايدة لإدارة القطط الحرة (Andersen et al. ، 2004) وفعالية التحكم في الخصوبة في مجموعة الغزلان ذات الذيل الأبيض (Merrill et al. ، 2003 ) ، تمييز الآليات الكامنة وراء النمو السكاني السريع الأخير في المرموط أصفر البطن (Ozgul et al. ، 2010) ، والتنبؤ بتأثيرات El Ni & ntildeo على ديناميكيات واستمرارية مجموعات بطريق غالاباغوس (Vargas et al. ، 2007) ، وتقييم الحصاد التأثير على استمرارية أبقار البحر (Heinsohn et al.، 2004) ، وإسقاط تأثير تغير المناخ المتوقع على ديناميكيات واستمرار تجمعات بطريق الإمبراطور (Jenouvrier et al.، 2009).

تم تطبيق النماذج السكانية على مجموعات الخيول ذات النطاق الحر لمعالجة مجموعة متنوعة من الأسئلة البيئية والإدارية. تراوحت أطر النمذجة المستخدمة من نماذج بسيطة غير منظمة إلى نماذج محاكاة فردية مكانية واضحة. في الولايات المتحدة ، كان Garrott and Taylor (1990) من بين أول من قدم تقديرات للبقاء على قيد الحياة حسب العمر ، ومعدلات الإنجاب ، ومعدلات النمو السكاني في مجموعة الخيول الحرة. منذ ذلك الحين ، تم إجراء العديد من دراسات النمذجة السكانية ، بما في ذلك تلك التي أجراها Garrott et al. (1991 ، 1992) ، Garrott and Siniff (1992) ، Coughenour (1999 ، 2000 ، 2002) ، Gross (2000) ، Ballou et al. (2008) ، وبارثولو (2007). خارج الولايات المتحدة ، ديناميات التعداد السكاني في الخيول ذات النطاق الحر أو شبه والخالي من ndashfree

تمت دراسة السكان ونمذجتهم في أستراليا (Walter ، 2002 Dawson ، 2005 Dawson and Hone ، 2012) ، والأرجنتين (Scorolli and Lopez Cazorla ، 2010) ، ونيوزيلندا (Linklater et al. ، 2004) ، وفرنسا (Grange et al. ، 2009). لقد درست دراسات قليلة نسبيًا الديناميكيات السكانية والسكان للحميرات ذات النطاق الحر أو الجحور الحرة سواء داخل الولايات المتحدة أو خارجها (Freeland and Choquenot، 1990 Choquenot، 1991 Saltz and Rubenstein، 1995 Saltz et al.، 2006).

من منظور إداري ، ركزت جهود نمذجة أعداد الخيول على استراتيجيات الإدارة لتقليل حجم السكان ومعدل النمو (Garrott and Siniff، 1992 Garrott et al.، 1992 Gross 2000). كانت البؤر الأساسية هي تحديد عدد (أو نسبة) وجنس وعمر الحيوانات المراد إزالتها أو إصابتها بالعقم لتحقيق حجم السكان المستهدف أو معدل النمو ولتحديد تكرار الإزالة أو علاجات التحكم في الخصوبة اللازمة لتحقيق أهداف الإدارة.

بدافع من الجدل حول جنس الحيوانات التي سيتم استهدافها للتحكم في الخصوبة ، أجرى Garrott and Siniff (1992) دراسة محاكاة لتحديد التأثيرات السكانية للتحكم في الخصوبة الموجه من الذكور في الخيول الحرة. وخلصوا إلى أن وسائل منع الحمل الموجهة للذكور لن تؤدي إلا إلى انخفاضات متواضعة في معدل النمو السكاني ، ومن المحتمل أن تعطل أنماط المهر الموسمية. في واحدة من أولى جهود النمذجة الشاملة ، Garrott et al. (1992) استخدم نموذجًا سكانية منظمًا حسب العمر وقام بتقييم التأثيرات السكانية والتكاليف المرتبطة بخمسة بدائل للإدارة: الإزالة الانتقائية ، والإزالة غير الانتقائية ، وثلاثة علاجات مختلفة للتحكم في الخصوبة. كشفت نتائجهم عن إيجابيات وسلبيات كل بديل إداري ، لكنهم اقترحوا أن برنامج التحكم في الخصوبة الموجه من الإناث يمكن أن يقلل من عدد الخيول التي يجب إزالتها للحفاظ على أعداد الخيول ضمن نطاق مقبول ويمكن أن يقلل التكاليف المرتبطة بأنشطة الإدارة.

طور جروس (2000) نموذجًا فرديًا لمحاكاة ديناميكيات أعداد الخيول المجانية والتنوع الجيني ولتقييم فعالية استراتيجيات الإدارة البديلة. يعمل النموذج على خطوة زمنية سنوية ، 2 تبع كل حيوان من الولادة حتى الموت ، وتم تحديد المعلمات (أي بناءً على) البيانات الديموغرافية من قطيع جبل بريور. تم النظر صراحة في الجنس والعمر والحالة الإنجابية والتكوين الجيني لكل حيوان ، وتمت محاكاة عمليات مثل التربية والتجنيد ومنع الحمل والإزالة. تم نمذجة التنوع الجيني عن طريق محاكاة الوراثة المندلية في 10 مواقع مستقلة. تضمنت استراتيجيات التدبير المنفذة عمليات الإزالة أو العلاجات المانعة للحمل أو كليهما. تم محاكاة استراتيجيات الإدارة من خلال تطبيق القواعد بناءً على الحجم الحالي للسكان ، والهدف السكاني بعد العلاج ، وجنس وعمر الحيوانات المراد علاجها ، والحد الأدنى لعدد الخيول في كل فئة من فئات الجنس / العمر التي لم تتأثر بالعلاج ، و عمليات الإزالة ، المدة الزمنية منذ الإزالة السابقة & rdquo (الإجمالي ، 2000 ، ص 321). تضمن مخرجات النموذج عدد الحيوانات حسب الجنس وفئات العمر ، وعمر وجنس الحيوانات التي تم إزالتها ، وعمر الحيوانات التي أعطيت علاجًا لمنع الحمل ، ومقاييس التنوع الجيني لكل سنة من المحاكاة. خلص جروس إلى أن استراتيجيات الإدارة القائمة على الإزالة والتحكم في الخصوبة كانت أكثر فاعلية في تحقيق أهداف الإدارة ، لكنه دعا إلى استراتيجيات تعتمد بدرجة أقل على الإزالة وأكثر على التحكم في الخصوبة ، كما سلط الضوء على أهمية إجراءات الإدارة لتأخير العمر عند التكاثر الأول وزيادة طول الجيل إلى تقليل النمو السكاني. كان النموذج فريدًا إلى حد ما من حيث تتبع الحيوانات الفردية طوال حياتها ومحاكاة التكاثر والتنوع الجيني.

2 في نماذج المحاكاة ، يتوقع المستخدم النموذج حجم السكان (أو بعض المتغيرات الأخرى ذات الأهمية) من وقت واحد & ldquostep & rdquo إلى التي تليها ، على سبيل المثال ، من عام 1 إلى عام 2 ثم من عام 2 إلى عام 3 وما إلى ذلك. يتم تحديد طول الخطوة الزمنية (على سبيل المثال ، اليوم أو الشهر أو السنة) بواسطة مستخدم النموذج.

استخدم Coughenour (1999 ، 2000) نموذجًا مكانيًا واضحًا للنظام البيئي لمحاكاة ديناميكيات النظام البيئي في جبال بريور ، والتي كانت الخيول ذات النطاق الحر أحد مكوناتها. يعمل نموذج Coughenour & rsquos (SAVANNA Coughenour ، 1993) على خطوات زمنية أسبوعية وكان مدفوعًا ببيانات الطقس الشهرية. قام النموذج بمحاكاة صافي الإنتاجية الأولية ، وتحلل القمامة ودورة النيتروجين ، ومدخول الأعلاف الحيوانية وتوازن الطاقة ، وديناميكيات السكان للخيول ذات النطاق الحر والأغنام الكبيرة ذات القرون المتعاطفة. تم تمثيل أعداد الخيول على أنها فئات العمر والجنس ، وتم السماح لمعدلات المواليد والوفيات بالتأثر بالحالة التغذوية للخيول ، والتي بدورها تأثرت بتوافر العلف. تم تشغيل النموذج لمحاكاة مجموعة متنوعة من بدائل الإدارة ، بما في ذلك التنظيم الذاتي المعتمد على الكثافة ، أي القدرة الاستيعابية المحدودة للأغذية (انظر الفصل 3).خلص Coughenour إلى أنه بدون إعدام الخيول لديها القدرة على الزيادة إلى كثافات أعلى ويمكن أن تستمر في شبه التوازن مع العلف المتاح ، على الرغم من أن الغطاء النباتي سينخفض ​​في العديد من المناطق وستكون الخيول عمومًا في حالة فقيرة وتظهر معدلات نفوق أعلى (انظر الفصل 3). كان النموذج فريدًا من حيث أنه كان موجهًا نحو العمليات ومرتبطًا صراحةً بديناميات مجموعات الخيول ذات النطاق الحر مع المناخ والغطاء النباتي وعمليات النظام البيئي.

في الآونة الأخيرة ، استخدم Bartholow (2007) WinEquus (تمت مراجعته أدناه) لمحاكاة التكاليف والآثار الديموغرافية للإزالة ومنع الحمل في أربعة مجموعات من الخيول تديرها BLM: Challis و Little Book Cliffs و McCullough Peaks و Pryor Mountains. تضمنت السيناريوهات البديلة التي تمت محاكاتها الوضع الراهن المتمثل في الإزالة الانتقائية ، والاعتماد ، وتغيير الملاذ الآمن لتكرار التقارير وكفاءتها والوضع الراهن بالإضافة إلى مجموعة متنوعة من تطبيقات منع الحمل. خلص بارثولو (2007) إلى أن الاستخدام الحكيم لوسائل منع الحمل يمكن أن يؤدي إلى تخفيض تكاليف أنشطة الإدارة بنسبة تصل إلى 30 في المائة.

بالو وآخرون. (2008) استخدم برنامج VORTEX 3 (Miller and Lacy ، 2005) لمحاكاة التأثيرات الديناميكية والوراثية للسكان لسيناريوهات الإدارة البديلة للخيول في جزيرة Assateague (التي تديرها National Park Service). على وجه التحديد ، قاموا بفحص معدل انخفاض عدد السكان ، والوقت للوصول إلى هدف الإدارة ، ومستوى زواج الأقارب في ظل استراتيجية منع الحمل الحالية وتحت استراتيجية منع الحمل التكيفية. وخلصوا إلى أن استمرار استخدام الاستراتيجية الحالية للسيطرة على الخصوبة من شأنه أن يقلل من معدل النمو السكاني ، ويسبب تحولا كبيرا في الهيكل العمري لصالح الحيوانات الأكبر سنا ، ويؤدي إلى انخفاض نسبة الإناث اللائي لديهن فرص الإنجاب.

لم يتم تطوير VORTEX خصيصًا للخيول ، ولكن لديها العديد من الميزات التي يمكن أن تكون مفيدة لنمذجة ديناميكيات أعداد الخيول المجانية. إنه نموذج محاكاة قائم على الفرد يسمح للمستخدمين بتقييم التأثيرات المحتملة للقوى الحتمية (على سبيل المثال ، الاعتماد على الكثافة) والقوى العشوائية (على سبيل المثال ، العشوائية الديموغرافية والبيئية والكوارث) على ديناميات واستمرارية مجموعات الحياة البرية المهيكلة حسب العمر (لاسي ، 2000 ميلر ولاسي ، 2005). يتيح البرنامج للمستخدمين إنشاء سيناريوهات الإدارة البديلة وتحليلها بسهولة. كان البرنامج موجودًا منذ سنوات عديدة ، وهو موثق بشكل كامل ومناسب ، ويوفر واجهة مستخدم رسومية سهلة الاستخدام ، وكان أحد أكثر حزم برمجيات تحليل الجدوى السكانية شيوعًا (انظر Miller and Lacy [2005] من أجل ببليوغرافيا المنشورات التي تستخدم VORTEX).

غالبًا ما تم استخدام نماذج مجموعات المصفوفة المهيكلة حسب العمر أو الهيكل المرحلي (Caswell ، 2001) لاستكشاف الأسئلة ذات الصلة بإدارة الخيول المجانية. على سبيل المثال ، هوبز وآخرون. (2000) استخدم نموذج مصفوفة للإناث فقط ، يعتمد على الكثافة ، منظم على مراحل من أجل الاستكشاف النظري للأسئلة المتعلقة بآثار الإعدام والتحكم في الخصوبة على ديناميات تجمعات ذوات الحوافر. كان من المفترض أن يكون التوظيف فقط

تعتمد على الكثافة. تم نمذجة تأثير التحكم في الخصوبة من خلال تقسيم الإناث في سن الإنجاب إلى فئتي الخصوبة والعقم ، وتمت نمذجة الإزالة من خلال تضمين مصطلح إزالة كان دالة على معدل الإزالة للفرد. استخدم Zhang (2000) أيضًا نموذج مصفوفة يعتمد على الكثافة للتحليل النظري لفعالية التحكم في الخصوبة والإعدام للتحكم في أعداد الحياة البرية. تم استخدام أطر عمل مماثلة للنمذجة السكانية لتقييم تأثير التحكم في الخصوبة على مجموعات الغزلان ذات الذيل الأبيض الزائدة في الولايات المتحدة (Merrill et al. ، 2003) ومحاكاة ديناميات غابات الكوالا في أستراليا (Todd et al. ، 2008 ). على الرغم من أنها مرنة وقوية بشكل عام وقابلة للاستكشافات النظرية (كاسويل ، 2001) ، إلا أن نماذج المصفوفة لا تسمح بدراسة عوامل مثل التنوع الأليلي ونظام التزاوج والتباين الفردي والتفاعلات السلوكية ، والتي يمكن أن تؤثر على ديناميكيات أعداد الخيول الحرة. .

طُلب من اللجنة تقييم نقاط القوة والقيود في نموذج السكان المستخدم من قبل BLM وأنواع القرارات التي يمكن أن يدعمها النموذج بشكل مناسب. كما ذكرنا سابقًا ، عند إعداد التقرير ، استخدمت BLM نموذج محاكاة السكان WinEquus.

يستخدم WinEquus نهجًا قائمًا على الفرد و mdasht أي ، يتم تتبع كل حيوان على حدة بدلاً من استخدام فئات العمر والجنس المجمعة و mdash لمحاكاة ديناميات السكان وإدارة الخيول المجانية النطاق في إطار نماذج السكان الهيكلية حسب العمر والجنس . بالنظر إلى البيانات المناسبة ، يمكن أن تتضمن تأثيرات العوامل العشوائية البيئية والديموغرافية ، والاعتماد على الكثافة ، وإجراءات الإدارة ويمكنها محاكاة ديناميكيات السكان لمدة تصل إلى 20 عامًا (جينكينز ، 2011).

تشمل متطلبات البيانات الأساسية التوزيعات الأولية للعمر والجنس ، واحتمالات البقاء على قيد الحياة الخاصة بالجنس والسن ، ومعدلات المهر الخاصة بالعمر ، وقيم المعلمات اللازمة لتنفيذ الاعتماد على الكثافة ، والعشوائية البيئية ، وإذا رغبت في ذلك ، خيارات الإدارة (الإزالة ، منع الحمل من الإناث أو كليهما). بشكل افتراضي ، يفترض WinEquus احتمال اكتشاف (أو رؤية) بنسبة 90 في المائة لاستطلاعات جرد BLM النموذجية ويزيد عدد الخيول المحسوبة في كل فئة عمرية وجنس وفقًا لذلك. نشأ افتراض احتمال الكشف بنسبة 90 في المائة في ورقة نشرها Garrott et al. (1991) الذي يعتمد على عينة صغيرة من القطعان الغربية مع بيانات كافية ويمثل على الأرجح تقديرًا متفائلًا للنسبة النموذجية للخيول المكتشفة في المسوحات الروتينية (انظر الفصل 2). ومع ذلك ، يمكن للمستخدم تعطيل هذا الخيار بحيث يتم التعامل مع التوزيعات العمرية والجنس الأولية على أنها دقيقة ولا يتم إجراء أي تعديلات لاحتمالية الكشف. يتم دمج العشوائية البيئية عن طريق أخذ العينات معدلات البقاء على قيد الحياة والمهر من التوزيع اللوجستي مع قيم المعلمات المحددة من قبل المستخدم. ومع ذلك ، لا توجد روابط محددة بين بارامترات التوزيع اللوجستي ، والتقلبية المناخية (على سبيل المثال ، التباين في هطول الأمطار وشدة الشتاء) ، والمعدلات الحيوية (على سبيل المثال ، معدلات المواليد والوفيات). يُفترض أن بقاء كل من المهرات والبالغات مرتبط تمامًا بشكل افتراضي ومع ذلك ، يمكن للمستخدم تحديد أي ارتباط من & ndash1 إلى +1 بين معدلات البقاء على قيد الحياة والمهر إذا رغب في ذلك. نظرًا لأن البرنامج يستخدم نهج المحاكاة الفردي ، يتم تلقائيًا دمج تأثير العشوائية الديموغرافية (الاختلاف العشوائي بين الأفراد في معدلات البقاء على قيد الحياة والمهر). بشكل افتراضي ، لا يتم اعتبار الاعتماد على الكثافة ، ومع ذلك ، قد يختار المستخدم أن يكون احتمال بقاء المهر معتمداً على الكثافة ، وفي هذه الحالة يعدل WinEquus احتمالية بقاء المهر كدالة غير خطية للكثافة السكانية بطريقة تجعل النمو السكاني المحدود معدل 1.0 (المواليد وفيات متساوية) عندما تصل الكثافة السكانية إلى القدرة الاستيعابية (جينكينز ، 2011). سيناريوهات الإدارة التي يقدمها

البرنامج لا يشمل الإدارة ، والإزالة فقط ، والسيطرة على خصوبة الإناث فقط ، والإزالة والسيطرة على خصوبة الإناث.

يمكن للمستخدم تحديد قيم معلمات مختلفة ذات صلة ببدائل الإدارة المختارة ، بما في ذلك جدول التجميع ، وحجم السكان المستهدف ، وحجم السكان الذي تم تنفيذ الإزالة فوقه ، والنسبة المئوية للحيوانات من مختلف الجنس والفئات العمرية المراد إزالتها ، وفعالية التحكم في الخصوبة بمرور الوقت ، ونسبة الأفراس من مختلف الأعمار التي يتم علاجها بوسائل التحكم في الخصوبة. يتضمن مخرجات البرنامج سلاسل زمنية وملخصات عن حجم السكان ، ومعلومات تتعلق بالتركيب العمري والجنس لمسارات السكان المحاكاة ، ومعلومات عن معدلات النمو السكاني السنوية. يتضمن الناتج أيضًا معلومات موجزة عن نتائج الإدارة مثل عدد التجمعات ، وعدد الخيول التي تم إزالتها ، وعدد الأفراس التي تمت معالجتها بوسائل التحكم في الخصوبة ، ويمكن استخدام هذه المعلومات لتقييم التكاليف الاقتصادية لبدائل الإدارة على الرغم من الإصدار الحالي من البرنامج لا يقدم خيارات لحساب التكاليف الاقتصادية.

قامت اللجنة بتقييم WinEquus وخلصت إلى أنها تقوم بما يدعي المؤلف أنه يمكنها القيام به. إنه يوفر واجهة مستخدم سهلة الاستخدام ، ويوفر قيم المعلمات الافتراضية (معدلات الإنجاب الخاصة بالعمر ، ومعدلات البقاء على قيد الحياة الخاصة بالعمر والجنس ، وتكوين الجنس والعمر) ، ويسمح للمستخدمين باختيار خيارات الإدارة المراد محاكاتها. لم يكن دليل المستخدم متاحًا للإصدار الحالي (الإصدار 1.40) من البرنامج ، لكن ملفات المساعدة تقدم إرشادات مفيدة. يمكن حفظ النتائج كملفات نصية لمزيد من التحليلات أو عرضها على شاشة الكمبيوتر. في ظل افتراضات النموذج وبالبيانات المناسبة ، يمكن لـ WinEquus محاكاة ديناميكيات أعداد الخيول بشكل مناسب في إطار إجراءات الإدارة البديلة (لا يوجد علاج ، إزالة ، التحكم في خصوبة الإناث ، والإزالة والتحكم في خصوبة الإناث). وجدت اللجنة مقالًا في مجلة تمت مراجعته من قبل الزملاء يستخدم WinEquus لنمذجة ديناميكيات أعداد الخيول المجانية في إطار سيناريوهات الإدارة البديلة (Bartholow ، 2007).

كيف يستخدم مكتب إدارة الأراضي WinEquus

كما ذكرنا سابقًا ، يدعو كتيب BLM إلى استخدام نموذج WinEquus السكاني لتخطيط منطقة إدارة القطيع (HMA) الذي يتضمن تدخلات الإدارة. تم تطوير وتلخيص إرشادات استخدام WinEquus بواسطة BLM لموظفي Wild Horse and Burro في مستند بعنوان & ldquo كيفية استخدام وتفسير برنامج WinEquus للنمذجة السكانية & rdquo (BLM ، التواصل عبر البريد الإلكتروني ، 17 فبراير 2012). يقدم المستند إرشادات خطوة بخطوة لتحديد المعلمات وسيناريوهات الإدارة البديلة ، وتشغيل النموذج ، وعرض النتائج أو حفظها.

استعرضت اللجنة خطط التجميع والتقييمات البيئية لإجراءات الإدارة المقترحة المتعلقة بعينة من حوالي 10 مجمعات HMA أو HMA وطلبت معلومات إضافية من مسؤولي BLM للمساعدة في تفسير المعلومات المقدمة في المستندات لتقييم كيفية استخدام BLM لـ WinEquus (انظر الملحق D) ). كما هو مذكور بشكل مختلف في خطط التجميع والتقييمات البيئية ، يبدو أن النمذجة السكانية باستخدام WinEquus لها هدفان: تقييم الآثار السكانية المحتملة لإجراءات الإدارة البديلة وتحديد ما إذا كان أي من البدائل سيؤدي إلى انهيار السكان أو التسبب في انخفاض أعداد السكان أو معدلات النمو. . ذكرت خطة تجميع واحدة على الأقل (BLM ، 2010b) أن أحد أهداف النمذجة السكانية كان تقييم آثار بدائل الإدارة المختلفة على الصحة الوراثية للقطيع ، لكن WinEquus ليس لديها القدرة على محاكاة التنوع الجيني ، لذلك لا يمكن أن تكون كذلك. تستخدم لمعالجة القضايا المتعلقة بالصحة الوراثية.

تتضمن العروض التقديمية لنتائج WinEquus في HMA الخطط والتقييمات البيئية التي فحصتها اللجنة عادةً تتضمن سردًا موجزًا ​​في جسم

وثيقة ومزيد من التفاصيل والعروض الرسومية للمحاكاة في الملحق. كان الغائب الملحوظ عن معظم العروض هو المعلومات الكافية عن قيم معلمات الإدخال المستخدمة وخيارات النمذجة. تعتمد نتائج عمليات محاكاة السكان باستخدام WinEquus بشكل كبير على عدد كبير من القرارات التي يجب أن يتخذها المستخدم عند إعداد محاكاة. كما تم وصفه سابقًا ، تتضمن القرارات بيانات أو افتراضات حول وفرة الحيوانات ، والجنس والبنية العمرية ، ومعدلات البقاء على قيد الحياة والمهر ، والمعلمات اللازمة لنمذجة العشوائية البيئية ، والمعلمات المرتبطة بالاعتماد على الكثافة إذا تم دمجها في محاكاة. بالإضافة إلى معلمات النموذج التي تحدد سمات السكان والعمليات الديموغرافية المراد محاكاتها ، يجب على المستخدم توفير قيم معلمات لبدائل الإدارة ، والتي قد تشمل فعالية علاج الخصوبة ، ونسبة الأفراس من مختلف الأعمار المراد علاجها ، ونسبة الخيول يجب إزالتها حسب الجنس والعمر وجدول الإزالة. هناك عدد كبير من مجموعات قيم معلمات الإدخال التي بدورها تملي إخراج النموذج. يمكن استخدام قيم المعلمات الافتراضية (المقدرة باستخدام البيانات التي تم جمعها من Garfield Flat و Granite Range و Pryor Mountain HMAs) والخيارات المتاحة في البرنامج ، ومع ذلك ، غالبًا ما لم يتم تحديد ما إذا تم استخدام مجموعة قيم المعلمات الافتراضية أم لا. لا يمكن تفسير نتائج محاكاة WinEquus بشكل كافٍ دون معرفة معلمات الإدخال والقرارات العديدة التي يتخذها المستخدم في إعداد عمليات المحاكاة.

على الرغم من أهمية الوصف الواضح والصريح لكيفية هيكلة محاكاة WinEquus وقيم معلمات الإدخال المستخدمة لكل تمرين نمذجة ، يبدو أنه لا يوجد توحيد معياري لكمية المعلومات المقدمة في خطط التجميع ووثائق التقييم البيئي. قدمت العديد من وثائق التخطيط أوصاف غامضة لقيم معلمات الإدخال. على سبيل المثال ، ذكرت خطة تجمع Black Mountain أن & ldquodata المستخدمة في التحليل الإحصائي لـ Black Mountain و Hardtrigger HMAs تم استقراءها من التعداد ، وهيكل العمر والجنس لشهر نوفمبر 2010 CTR [الالتقاط والمعالجة والإفراج] جمع & rdquo (BLM ، 2012 أ ، ص 79). بدون مزيد من المعلومات ، من المستحيل معرفة كيفية استخدام البيانات المشار إليها في هذا البيان لتحديد معلمات نموذج WinEquus أو القيم الفعلية لأي معلمات إدخال قد تكون مشتقة من البيانات. كان الاستثناء في هذا الصدد هو خطة تجميع High Rock Complex (BLM ، 2011a) ، والتي قدمت قدرًا لا بأس به من التفاصيل ذات الصلة فيما يتعلق بقيم معلمات الإدخال (مع الاستشهادات المناسبة) وخيارات WinEquus المستخدمة. نصت على وجه التحديد على أنه تم استخدام المعلمات الديموغرافية لقطيع الجرانيت (خيار افتراضي) ، وقدمت قيمًا لمعايير منع الحمل والإزالة ، وذكرت أن تكوين العمر والجنس استنادًا إلى البيانات من High Rock HMA التي تم جمعها خلال عام 2006 قد تم استخدامها في النتائج ذكرت. ومع ذلك ، فشلت العديد من وثائق تخطيط BLM التي استعرضتها اللجنة ، مثل خطة جمع Cold Spring HMA (BLM ، 2010c) ، في تقديم أي معلومات تتعلق بقيم معلمات الإدخال أو خيارات WinEquus.

إن الافتقار إلى المعلومات ذات الصلة فيما يتعلق بمعايير المدخلات أو الإدارة في خطط التجميع أو التقييمات البيئية قد جذب انتباه الجمهور. على سبيل المثال ، كانت التعليقات العامة المتعددة مرتبطة ببعض جوانب معلمات الإدخال أو خيارات النمذجة لخطة جمع Twin Peak HMA (BLM ، 2010d). رداً على أحد هذه التعليقات ، ذكرت BLM أن النموذج والمعلمات الموجودة فيه تم تطويرها بواسطة ستيفن إتش. جينكينز من قسم علم الأحياء بجامعة نيفادا في رينو. المرجع: Wild Horse Population Model ، الإصدار 3.2 دليل المستخدم و rsquos ، ستيفن هـ. جينكينز ، جامعة نيفادا ، 1996 & rdquo (BLM ، 2010e ، ص 24). هذا الرد غامض وغير إعلامي ولكن يبدو أنه يشير إلى أن عمليات المحاكاة اعتمدت على أحد خيارات المعلمات الافتراضية المتاحة في WinEquus. على الرغم من أنه نادرًا ما تم ذكره صراحةً في وثائق التخطيط ، فقد خلصت اللجنة إلى أن إحدى مجموعات بيانات معدل البقاء على قيد الحياة ومعدل الإنجاب الافتراضية الخاصة بالعمر (Granite Peak و Garfield Flat و Pryor Mountain HMAs) تُستخدم عادةً لمحاكاة WinEquus. ولم يتضح ما إذا كان

أو إلى أي مدى كانت مجموعات البيانات المختارة (الافتراضية) ممثلة لمجمع HMA أو HMA معين لأنه لا توجد معلومات عالجت هذه المشكلة يتم توفيرها عادةً في وثائق التخطيط. رداً على استفسارات اللجنة و rsquos ، أشار BLM إلى أنه تم استخدام قيم المعلمات الافتراضية لأن البيانات الخاصة بـ HMA لم تكن متاحة ، وعرضت نقصًا في التمويل لجمع البيانات الخاصة بـ HMA كمبرر. أدركت اللجنة هذا القيد ، ولكن يتم جمع جميع مجمعات HMA أو HMA تقريبًا بشكل دوري وإزالة أعداد كبيرة من الخيول ، وتحديد جنسها ، وكبر سنها ، ووضعها في مرافق احتجاز. هذه البيانات ، مع بيانات تكوين الجنس والعمر التي تم الحصول عليها في عمليات التجميع السابقة وتقديرات الوفرة من المسوح السكانية الدورية (انظر الفصل 2) ، يمكن أن توفر بعض البيانات الخاصة بالموقع والتي يمكن استخدامها في تعيين القيم للمعلمات في WinEquus ، هو انطباع اللجنة و rsquos بأن هذه المعلومات ربما تم استخدامها في معظم عمليات محاكاة WinEquus. ومع ذلك ، هذا افتراض لم يتم ذكره صراحة في معظم خطط التجميع أو التقييمات البيئية.

تباينت نتائج النمذجة السكانية التي تم الإبلاغ عنها في خطط التجميع أو التقييمات البيئية بشكل كبير ، ولكنها تضمنت عمومًا ملخصات بيانية أو رقمية لمسارات السكان النموذجية ، وإحصاءات عن حجم السكان في نهاية فترة المحاكاة (عادةً 11 عامًا) ، وأوصاف ما تم تحقيقه. معدل النمو السكاني خلال فترة المحاكاة ، وعدد الخيول التي تم جمعها وإزالتها ومعالجتها بعامل ضبط الخصوبة بموجب إجراءات الإدارة البديلة. يقوم معظمهم بجمع الخطط والتقييمات البيئية ، ومع ذلك ، قاموا ببساطة بنسخ ولصق مخرجات WinEquus ولم يقدموا أي تفسير أو تفسير للنتائج التي يتم الإبلاغ عنها. على الرغم من أن خيارات الإدارة الموصى بها أو المنفذة بدت متسقة بشكل عام مع نتائج النمذجة السكانية ، إلا أن معظم خطط التجميع لم تنقل شيئًا حول ما إذا كانت نتائج النمذجة السكانية قد استخدمت لاتخاذ قرارات إدارية أو كيفية استخدامها. في حالات نادرة ، تم تحديد كيفية استخدام نتائج النمذجة السكانية في قرارات الإدارة صراحةً على سبيل المثال ، نصت خطة جمع Challis HMA على وجه التحديد على أن عدد الحيوانات المقترحة للإزالة وعمرها وجنسها تستند إلى نتائج النمذجة السكانية (BLM ، 2012 ب).

استفسرت اللجنة من BLM للحصول على رؤية إضافية حول كيفية استخدام نتائج محاكاة WinEquus في قرارات الإدارة لتحديد ما إذا كانت هناك سياسة عامة للوكالة بشأن استخدام نتائج WinEquus. أجاب أحد مكاتب BLM الميدانية بأن & ldquo [نتائج النمذجة السكانية] لم تُستخدم لاتخاذ قرارات إدارية مباشرة فيما يتعلق بعمر أو جنس الخيول للعودة إلى النطاق حيث تم اتخاذ هذه القرارات بناءً على الخيول التي تم التقاطها بالفعل وتتناسب مع معايير الإزالة الانتقائية الخاصة بنا & rdquo ( BLM ، بريد إلكتروني ، 20 آذار (مارس) 2012). تم تقديم سؤال مماثل إلى مسؤولي BLM من قبل أحد أفراد الجمهور خلال فترة التعليق العام للتقييم البيئي Twin Peak. لقد أثارت استجابة مفادها أن أرقام التنبؤ بالنمذجة ldquothese لا تُستخدم لاتخاذ قرارات إدارية محددة ، ولكن هذه الأرقام مفيدة في إجراء مقارنات نسبية للبدائل المختلفة والنتائج المحتملة في ظل خيارات الإدارة المختلفة (BLM، 2010e، p. 34). وبالتالي ، فإن ما إذا كانت نتائج تحليلات WinEquus قد استخدمت في قرارات الإدارة على مستوى HMA أو HMA غير واضح أو كيفية استخدامها بسبب عدم الاتساق في البيانات الموجودة في وثائق التخطيط التي استعرضتها اللجنة.

كما طُلب من اللجنة تحديد نوع قرارات الإدارة التي يمكن دعمها بشكل مناسب باستخدام WinEquus.يتطلب مثل هذا التحديد أن تعرف اللجنة كيف تستخدم BLM ، أو ترغب في استخدام WinEquus لاتخاذ قرارات الإدارة ، والأسئلة المحددة التي يجب معالجتها وتقييم بدائل الإدارة ، وتوافر البيانات اللازمة لتعيين قيم للمعلمات في النموذج . كما هو مذكور أعلاه ، لم تستطع اللجنة تحديد ما إذا كانت BLM تستخدم نتائج نمذجة مجموعة WinEquus في اتخاذ قرارات الإدارة أم لا. على وجه التحديد ، كان كذلك

من الصعب تحديد ما إذا كانت نتائج النمذجة السكانية قد استخدمت لاتخاذ قرارات إدارية أو تم تقديمها كمبرر لقرارات الإدارة التي تم اتخاذها بشكل مستقل عن نتائج النمذجة. علاوة على ذلك ، في حالة عدم وجود على الأقل بعض البيانات الخاصة بالموقع (أو التمثيلية) والمعلومات ذات الصلة المتعلقة بمعلمات الإدخال وخيارات WinEquus ، سيكون من الصعب على القارئ الناقد قبول نتائج تمارين نمذجة السكان على أنها وثيقة الصلة وذات مغزى. ومع ذلك ، في ضوء البيانات المناسبة ، يمكن استخدام WinEquus لمحاكاة ديناميكيات أعداد الخيول المجانية دون تدخلات إدارية أو في ظل أنظمة إدارة بديلة متوفرة في البرنامج (الإزالة فقط ، والتحكم في خصوبة الإناث فقط ، والإزالة والتحكم في خصوبة الإناث).

نقاط القوة والضعف في WinEquus

أدركت اللجنة أن WinEquus تم تطويره لتلبية احتياجات BLM & rsquos لبرامج سهلة الاستخدام لمحاكاة ديناميكيات أعداد الخيول وحاجتها إلى سيناريوهات الإدارة التي يمكن استخدامها من قبل موظفيها بأقل قدر من التدريب. يبدو أن WinEquus يلبي تلك الاحتياجات. تسهل واجهة المستخدم الرسومية سهلة الاستخدام إدخال البيانات الديموغرافية الأساسية يدويًا أو الاختيار من مجموعات البيانات الافتراضية المتاحة في البرنامج. عند تحديد خيار إدارة ، يقدم البرنامج نوافذ إدخال بيانات بديهية للمعلمات ذات الصلة. وبالمثل ، فإن البرنامج يجعل من غير المؤلم نسبيًا إدخال معلمة مقياس لتنفيذ العشوائية البيئية على معدلات البقاء على قيد الحياة الخاصة بالعمر ومعدلات الإنجاب أو لتنفيذ التأثيرات المعتمدة على الكثافة على معدل بقاء المهر. سهولة الاستخدام ، والقدرة على محاكاة التأثيرات السكانية لخيارات الإدارة (التحكم في خصوبة الإناث ، أو الإزالة ، أو كليهما) ، والمخرجات الإعلامية كانت تعتبر من نقاط القوة في WinEquus. ومع ذلك ، من المحتمل أن تكون بعض خيارات النمذجة غير المتوفرة في WinEquus مفيدة لبرنامج BLM & rsquos Wild Horse and Burro (انظر القسم & ldquo طرق النمذجة البديلة & rdquo أدناه).

اقترحت جمعية الرفق بالحيوان في الولايات المتحدة (HSUS) على BLM أنها تستخدم نموذج نظام إدارة الخيول البرية (WHMS) كبديل في إدارة الخيول ذات النطاق الحر والبورو. تم تطوير النموذج بواسطة EconFirst Associates، LLC ، في البداية بدعم مالي من HSUS & rsquos. قدم Charles W. de Seve ، رئيس الشركة & rsquos ، عرضين تقديميين إلى اللجنة (de Seve، 2011a، 2012) موضحًا كيف يحاكي النموذج ديناميكيات أعداد الخيول الحرة وإجراءات الإدارة والتكاليف المرتبطة بها.

وفقًا لـ de Seve (2011b) ، فإن WHMS عبارة عن مجموعة من نماذج الكمبيوتر المرتبطة للمساعدة في التحكم في أعداد الخيول البرية في المراعي الغربية التي يديرها مكتب إدارة الأراضي. نحو الأهداف المزدوجة للسيطرة الإنسانية على السكان واحتواء التكلفة. & rdquo وتتكون من أربعة مكونات:

  • نموذج محاكاة السكان الديناميكي: هذا المكون هو نموذج محاكاة العشوائية للسكان الذي يعرض تكوين العمر والجنس سنويًا لمدة تصل إلى 12 عامًا. يعرض نموذج فرعي تكوين العمر والجنس للخيول في مرافق الإمساك
  • نموذج التكلفة الاقتصادية: يحسب هذا المكون التكاليف السنوية لإدارة الخيول في النطاق وفي مرافق الحيازة
  • نموذج تدخل الإدارة والتحسين: يتم وصف هذه الوحدة على أنها وحدة إشرافية تتحكم في إدخال المعلمات وتشغيل المحاكاة وتقارير النتائج و
  • نظام قاعدة بيانات السكان والمدى: يشتمل هيكل قاعدة البيانات على & ldquocurrent وبيانات تاريخية حسب النطاق على تعدادات العمر والجنس ، ويجمع ، ويزيل ، ويطلق ، والتحكم في الخصوبة. (دي سيف ، 2011 ب).

قد تكون خيارات التكلفة الاقتصادية والتحسين التي يقدمها نموذج WHMS مفيدة لـ BLM. على سبيل المثال ، يمكن استخدام تقنية التحسين العكسي في هذا النموذج لتحديد الاستخدام الأكثر فعالية للأموال المحدودة لإدارة الخيول بالنظر إلى ديناميكيات السكان المحاكاة للخيول ، وتأثيرات الإزالة ومنع الحمل على ديناميكيات أعداد الخيول ، والتكاليف الاقتصادية مرافق الإزالة ومنع الحمل والاحتجاز. تشمل الميزات المفيدة الأخرى للنموذج القدرة على تصميم نماذج HMA فردية أو متعددة ونظام مدمج لإدارة قواعد البيانات. يُزعم أن النموذج الفرعي لديناميكيات السكان هو نفسه المستخدم في WinEquus ، لكن اللجنة لم تتمكن من التحقق من ذلك. كان وصف العديد من جوانب النموذج المقدم في النشرة والعروض التقديمية غير واضح بشكل عام أو غامض بخلاف ذلك. لم يكن لدى اللجنة حق الوصول إلى البرنامج أو دليل المستخدم الخاص به ، لذلك لم تتمكن من إجراء تقييم موضوعي لنموذج WHMS الذي طورته شركة EconFirst Associates، LLC ، أو التحقق من الادعاءات العديدة المقدمة حول قدراتها. تحذر اللجنة من أن BLM لا ينبغي أن تتبنى نموذجًا معقدًا ، مثل نموذج WHMS ، دون تقييم شامل لبرنامجها وتوثيق مناسب من قبل خبراء مستقلين.

تعتمد ملاءمة نموذج السكان على عدد من العوامل ، بما في ذلك كيف (ولأي غرض) تخطط BLM لاستخدامه ، والخصائص والعمليات التي تعتبر مهمة بما يكفي لتضمينها ، وبدائل الإدارة التي يتعين محاكاتها ، وتوافر البيانات لتعيين المعلمات. إذا كانت BLM تخطط لاستخدام نموذج سكاني لإسقاط سكاني قصير الأجل ولتقييم الآثار المحتملة لبدائل الإدارة (التحكم في خصوبة الإناث ، أو الإزالة ، أو مزيج من الاثنين) ، فمن المحتمل أن يكون WinEquus كافياً لدعم الاحتياجات الحالية. ومع ذلك ، يواجه برنامج BLM & rsquos Wild Horse and Burro تحديات فريدة ، وتعتبر النماذج السكانية أدوات قيمة محتملة في وضع وتنفيذ خطط الإدارة قصيرة الأجل وطويلة الأجل. على الرغم من أن اللجنة تدرك عدم وجود نموذج مثالي ، إلا أنه من المفيد النظر في الميزات التي من شأنها أن تساعد BLM على مواجهة تحدياتها الفريدة.

على المستوى الأساسي ، سيعكس نموذج السكان الجيد بدقة تاريخ حياة الحصان أو بورو ، والبنية الاجتماعية ، ونظام التزاوج. وسيشمل أيضًا العوامل والعمليات التي يمكن أن تؤثر على ديناميكيات السكان ، بما في ذلك التباين البيئي والديموغرافي أو العشوائية والاعتماد على الكثافة. يمكن أن تؤثر التقلبات المناخية بشكل كبير على النمو السكاني من خلال آثارها على توافر العلف وبالتالي البقاء والتكاثر. من شأن الروابط الصريحة بين بيانات الطقس والمعدلات الحيوية الديمغرافية أن تزيد بشكل ملحوظ من واقعية سيناريوهات المحاكاة. يكشف الفصل 3 أن العديد من المعدلات الديموغرافية الحيوية يمكن أن تتأثر بالمنافسة المتزايدة على الأعلاف ذات الكثافة السكانية العالية ، خاصة إذا سُمح للسكان بالزيادة إلى القدرة الاستيعابية المحدودة للأغذية. وبالتالي ، قد تكون الخيارات للسماح لتلك المعدلات الحيوية أن تعتمد على الكثافة ، وربما إدراج أشكال وظيفية بديلة للتأثيرات المعتمدة على الكثافة ، مفيدة. ومع ذلك ، هناك القليل من الدراسات بشكل مدهش

الآليات التي تولد استجابات تعتمد على الكثافة في مجموعات الخيول والسكان الحرة ، ولم تكن التقديرات المستندة إلى البيانات للمعلمات التي تحدد العلاقات بين الكثافة السكانية والمتغيرات المناخية والمعدلات الحيوية الديموغرافية متاحة في وقت دراسة اللجنة و rsquos. إلى أن تتوافر مثل هذه البيانات عن الخيول التي تعيش في نطاق حر وطيور الجحور ، فإن دمج الميزات المذكورة أعلاه يتطلب استقراء الأفكار المكتسبة من الدراسات الديموغرافية التفصيلية للأنواع الأخرى ، ويجب توخي الحذر عند إجراء مثل هذه الاستقراءات.

تدرك اللجنة أن التحكم في الخصوبة قد يصبح أداة رئيسية لإدارة الخيول التي تعيش في نطاق حر. بينما يسمح WinEquus بمحاكاة التحكم في خصوبة الإناث ، لا يمكن محاكاة التحكم في خصوبة الذكور باستخدام الإصدار الحالي منه. كما هو موصوف في الفصل الرابع ، فإن التحكم في خصوبة الذكور ، ربما عن طريق طرق طفيفة التوغل مثل قطع القناة الدافقة الكيميائي ، يظل خيارًا إداريًا قابلاً للتطبيق. قد يكون التحكم في الخصوبة الذي يستهدف كلا من الذكور والإناث أكثر فعالية في الحد من النمو السكاني من الاستراتيجية التي تستهدف جنسًا واحدًا فقط. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي التحكم في الخصوبة إلى عواقب غير مقصودة مثل زيادة البقاء على قيد الحياة وطول العمر ، والتغيرات في الأعمار عند التكاثر الأول والأخير ، وتغيير التركيبة العمرية للسكان (انظر الفصل 4). تحتوي العديد من مجمعات HMAs و HMA على أعداد صغيرة نسبيًا من الخيول ، ويشير الفصل الخامس إلى أن التنوع الجيني لا يزال مصدر قلق. يعتبر الحفاظ على التنوع الجيني أمرًا مهمًا بشكل خاص في سياق تغير المناخ العالمي لأن المزيد من فقدان التنوع الجيني قد يضر بالخيول ذات النطاق الحر والقدرة على الاستجابة لتغير المناخ العالمي تطوريًا. وبالتالي ، فإن القدرة على نمذجة التأثيرات السكانية للتحكم في الخصوبة التي تستهدف كل من الذكور والإناث (والاستجابات التعويضية اللاحقة) والخيارات التي تسمح بمحاكاة التنوع الأليلي (على سبيل المثال ، Gross ، 2000 Lacy ، 2000) قد تكون مفيدة للسكان على المدى القصير الإدارة والهدف طويل الأجل المتمثل في الحفاظ على التنوع الجيني والإمكانات التطورية.

يتغير مناخ الأرض ورسكووس (IPCC ، 2007). تتنبأ معظم نماذج تغير المناخ العالمي بأن متوسط ​​وتباين هطول الأمطار ودرجة الحرارة سوف يتأثران وأن تواتر الأحداث المناخية المتطرفة ، مثل الجفاف الشديد ، ستزداد. وبالتالي ، فإن تغير المناخ العالمي سيؤثر بلا شك على الخيول التي تعيش في نطاق حر و الجحور لأنه سيؤثر على البيئة القاحلة التي تعيش فيها الخيول والدبابات (McLaughlin et al.، 2002 Saltz et al.، 2006 IPCC، 2007). قد تكون النماذج السكانية التي تسمح بمحاكاة تأثيرات تغير المناخ والأحداث الكارثية (مثل تفشي الأمراض) مفيدة على المدى الطويل.

تعد تحليلات الحساسية المقاربة والعابرة (حساسية معدل النمو السكاني المقارب ، أو حجم السكان المتوقع ، أو احتمال الانقراض للمعدلات الديموغرافية الحيوية وغيرها من معلمات الإدخال) أدوات مفيدة وقد تم استخدامها في تحديد أولويات البحث واتخاذ القرارات الإدارية (Crowder et al. . ، 1994 كاسويل ، 2001 ، 2005 ، 2007). لا تقدم WinEquus والنماذج الأخرى المطورة للخيول الحرة خيارات لتحليل الحساسية. قد تكون خيارات إجراء تحليلات حساسية عابرة ومقاربة مفيدة لبرنامج BLM & rsquos Wild Horse and Burro.

أ & ldquo احتلال السكان و rdquo المنظور واعتبارات الميزانية

يدير برنامج BLM & rsquos Wild Horse and Burro مجموعات خيول وبورو مجانية في المراعي العامة ، ولكنه يدير أيضًا مجموعات أسيرة من الخيول التي تمت إزالتها من المراعي. تتم معالجة الخيول والحيوانات التي يتم إزالتها من المراعي العامة في مرافق احتجاز قصيرة الأجل حيث يتم توفير مجموعة فرعية من الحيوانات للتبني من قبل الجمهور ويتم نقل الخيول غير القابلة للتبني إلى مرافق احتجاز طويلة الأجل ، حيث يتم الاحتفاظ بها إلى أجل غير مسمى. كل من هؤلاء السكان له دينامياته المميزة الخاصة به ، وكل الثلاثة مرتبطون بقدر ما ينقل BLM الخيول بين السكان على أساس سياسات الإدارة والإجراءات والميزانيات و

اعتبارات أخرى تؤثر على صيانة الخيول الأسيرة و الجحور. كانت المعضلة الرئيسية لبرنامج Wild Horse and Burro على مدار العقد الماضي هي الزيادة السريعة في عدد الخيول التي تم إزالتها من المراعي العامة والتي لا يمكن وضعها في ملكية خاصة من خلال برنامج تبني الحصان ويجب الحفاظ عليها لفترة طويلة مرافق عقد المدى.

تركز WinEquus ومعظم النماذج الأخرى التي تم تطويرها للخيول ذات النطاق الحر على التقاط ديناميكيات مجموعات الخيول الفردية المجانية وتأثير عمليات الإزالة وتدخلات منع الحمل المختلفة لتغيير معدلات نمو قطعان الخيول المجانية (Garrott، 1991 Garrott et al. ، 1991 ، 1992 Garrott and Siniff ، 1992 Gross ، 2000 Roelle et al. ، 2010). قد يستخدم هيكل النموذج البديل الذي يمكن أن يكمل تلك الجهود نوعًا من النماذج الاستقلابية التي تلتقط ديناميكيات مجموعات الحيازة الحرة وقصيرة المدى والممتلكات طويلة الأجل وحركة الخيول بين هذه المجموعات الثلاثة وجوهر mdashin ، وهو نموذج يلتقط ديناميكيات جميع الخيول التي يديرها برنامج Wild Horse and Burro. يمكن لمثل هذا النموذج

  • وضّح العمليات الأساسية التي تعمل في برنامج Wild Horse and Burro وساعد في معالجة التحديات البرمجية الحالية لـ BLM & rsquos.
  • توقع التغييرات في عدد الخيول التي يتم الاحتفاظ بها في مرافق الحيازة قصيرة وطويلة الأجل والميزانيات التي ستكون مطلوبة في ظل بدائل الإدارة الحالية والمستقبلية المحتملة.
  • قم بتضمين خيارات التكلفة الاقتصادية ، وربما تحسين التكلفة وتحسين عدد السكان.
  • توقع طول عمر الخيول في مرافق الحيازة طويلة الأجل للتخطيط لمتطلبات الميزانية طويلة الأجل للحفاظ عليها.
  • تغييرات المشروع في عدد الخيول في كل مجموعة سكانية فرعية والاستقلاب الكامل 4 والميزانيات التي ستكون مطلوبة إذا تم استخدام أفضل أدوات منع الحمل المتاحة بشكل أكثر قوة لتقليل معدلات نمو المجموعات السكانية المجانية كما هو موضح في برنامج Wild Horse and Burro لعام 2011 الخطة الاستراتيجية (BLM ، 2011 ب).
  • استكشف مجموعات إضافية من الإجراءات الإدارية التي قد تساعد في مواجهة تحديات تثبيت ميزانية برنامج Wild Horse and Burro ومعالجة الأهداف المتعددة للبرنامج. إذا وجدت BLM أن بدائل الإدارة الحالية لا يمكنها تلبية أهداف البرنامج ضمن قيود الميزانية ، فقد يكون من الضروري استكشاف بدائل إضافية.

من المفترض أن نموذج WHMS الموصوف أعلاه لديه بعض هذه القدرات والقدرة على حساب التكاليف الاقتصادية التي يتم تكبدها من خلال الاحتفاظ بالحيوانات في مرافق الاحتفاظ. ومع ذلك ، لم تتمكن اللجنة من التحقق من ذلك لأنه لم يكن لديها وصول إلى برنامج WHMS.

نهج نمذجة النظام البيئي

ترتبط ديناميكيات أعداد الخيول وحيوانات الجحور ذات النطاق الحر ارتباطًا وثيقًا بعمليات النظام البيئي من خلال تفاعلها مع النباتات والأنواع العاشبة الأخرى ، بما في ذلك الماشية. تستجيب مجموعات الخيول والبيرو إلى كمية ونوعية الغطاء النباتي المستخدم كعلف للحيوانات العشبية ويؤثر الدوس على تكوين الغطاء النباتي ،

4 الاستقلاب هو مجموعة من المجموعات السكانية الفرعية الأصغر التي ترتبط من خلال حركة الحيوانات الفردية.

كمية ونوعية. ترتبط ديناميكيات الغطاء النباتي بدورها بالمناخ والهيدرولوجيا ودورة المغذيات وتحلل المواد النباتية في التربة. في نهاية المطاف ، فإن ديناميكيات أعداد الخيول مدفوعة بوفرة العلف وديناميات العلف. تؤثر وفرة العلف على تناول العلف ، مما يؤثر على حالة جسم الحيوان ، مما يؤثر بعد ذلك على معدلات البقاء على قيد الحياة والمهر. تؤثر معدلات البقاء على قيد الحياة والمهر على وفرة الخيول والبورو ، مما يؤثر على وفرة العلف.

نهج نمذجة النظام الإيكولوجي (Coughenour ، 1999 ، 2000 ، 2002 Weisberg et al. ، 2006) من شأنه أن يلتقط هذه الروابط بين ديناميكيات مجموعات الحصان والبورو وديناميكيات النظام البيئي. سيتجاوز التمثيل البسيط لقيم المعلمات الثابتة لمعدلات البقاء والمهر ، والتباين العشوائي في قيم المعلمات كما هو موضح في بعض النماذج ، أو حتى الارتباطات المترابطة أو القائمة على الانحدار للمتغيرات المناخية. سيأخذ إطار النمذجة هذا في الاعتبار بشكل صريح كيف ولماذا تختلف أحجام أعداد الخيول والبورو استجابةً للأعلاف والمناخ والمنافسة من الأنواع العاشبة الأخرى بمرور الوقت وعبر المناظر الطبيعية.

يمكن تمثيل الضوابط السكانية المعتمدة على الكثافة ميكانيكيًا. على النقيض من النهج التقليدي المتمثل في استدعاء مصطلح القدرة على التحمل مثل & ldquoك& rdquo المصطلح في نموذج النمو السكاني اللوجستي أو ثيتا اللوجستي (انظر القسم & ldquo ؛ العوامل المعتمدة على الكثافة & rdquo في الفصل 3) ، سيتم تمثيل الاعتماد على الكثافة من خلال محاكاة التنافس على العلف بين الخيول وغيرها من الحيوانات البرية والماشية وتأثيرات قيود العلف على حالة الجسم والآثار اللاحقة لحالة الجسم على العمليات السكانية. مع زيادة أعداد الحيوانات العاشبة ، ينخفض ​​العلف المتاح لكل حيوان ، وينخفض ​​متوسط ​​معدل تناول العلف استجابةً لانخفاض الكتلة الحيوية للأعشاب ، وتبدأ حالة الجسم في الانخفاض استجابةً لانخفاض المدخول ، وتنخفض معدلات البقاء على قيد الحياة والمهر ، ويتباطأ النمو السكاني.

يمكن أيضًا تمثيل الضوابط السكانية المستقلة عن الكثافة ميكانيكيًا. المصدر الأساسي للضوابط المستقلة عن الكثافة هو الضوابط المناخية على الكتلة الحيوية للأعلاف. لذلك فإن نموذج النظام الإيكولوجي يمثل استجابات إنتاجية النبات للمناخ بطريقة واقعية. المصدر الرئيسي الثاني للتقلبات السكانية المستقلة عن الكثافة السكانية للخيول والسكان الذين يحتلون ارتفاعات أعلى وخطوط عرض شمالية هو التباين في شدة الشتاء ، ولا سيما الغطاء الثلجي (Berger، 1986 Garrott and Taylor، 1990). يؤثر الغطاء الثلجي على توافر العلف والتكاليف النشطة للبحث عن العلف للحيوانات العاشبة الكبيرة بسبب حاجة الحيوانات إلى إزاحة الثلج أثناء الحركة والبحث عن الطعام (Parker and Robbins، 1984 Parker et al.، 1984). لمحاكاة هذا التأثير ، سيتعين على النموذج محاكاة الغطاء الثلجي وتأثيره على معدل تناول العلف. المصدر الرئيسي الثالث للتقلبات السكانية المستقلة عن الكثافة للخيول والدبابات التي تحتل المزيد من خطوط العرض الجنوبية هو التباين في توافر مياه الشرب. نظرًا لأن هذه المتغيرات المناخية مثل هطول الأمطار ودرجة الحرارة والغطاء الثلجي والمياه لا تتأثر بالكثافة السكانية للخيول والجحور ، فإن تأثيرها على وفرة العلف ، وبعد ذلك ، على تناول العلف ، وحالة الجسم ، والبقاء ، ومعدلات المهر لا تعتمد على الكثافة .

الخيول وحيوانات الجحور حيوانات متحركة وواسعة النطاق ، قادرة على التحرك لمسافات كبيرة يوميًا. وبالتالي ، فإنهم يستمدون العلف من المناظر الطبيعية غير المتجانسة مكانيًا فيما يتعلق بالمناخ والتربة والتضاريس والمياه والغطاء النباتي. من المهم مكان وجود الخيول والجحور في المناظر الطبيعية لأن الكتلة الحيوية للأعلاف غير متجانسة من الناحية المكانية. إذا كان للخيول والجحور إمكانية الوصول إلى أجزاء من المناظر الطبيعية التي زادت العلف ، فسوف يزداد تناولها من الأعلاف ، مع تأثيرات إيجابية على ديناميكيات السكان كما هو موضح أعلاه. على العكس من ذلك ، إذا لم يكن لديهم إمكانية الوصول إلى مناطق العلف لأن هذه المناطق ، على سبيل المثال ، بعيدة جدًا عن مصدر مياه الشرب ، فستكون هناك عواقب سلبية على النمو السكاني. وبالتالي ، فإن نموذج النظام الإيكولوجي سيمثل الاختلافات المكانية في التربة والمناخ وتأثيراتها على إنتاجية العلف. سيمثل الاختلافات المكانية

في كثافات الخيول أو الجحور لأنها تختار الموائل ذات العلف المناسب والتضاريس والمياه والثلج والغطاء النباتي. كما أنه سيمثل الاختلافات المكانية في حصاد العلف ، حيث أن هذا يؤثر على التوزيع المكاني للأعلاف. إن توزيع العلف ومياه الشرب والثلج والحيوانات ، بالطبع ، متغير مؤقتًا. يمكن أن تعمل بعض أجزاء المناظر الطبيعية كمناطق موارد & ldquokey & rdquo التي توفر الأعلاف الحيوية ومياه الشرب خلال أوقات الجفاف عندما تكون معظم المناظر الطبيعية خالية من هذه الموارد. وبالتالي ، يجب أن يكون نموذج النظام البيئي واضحًا من الناحية المكانية (أي أنه سيمثل التوزيعات المكانية للأعلاف والمياه والخيليات على المناظر الطبيعية) كما يجب أن يمثل التغيرات الموسمية والسنوية في المتغيرات المناخية والتوزيع المكاني للخيول أو burros والموارد الرئيسية للتنبؤ باستجابات متساوية للسكان للتباين في بيئاتهم بدقة.

تعد نماذج النظام البيئي الصريحة مكانيًا مفيدة للفهم الآلي للروابط الحرجة التي تنطوي عليها ديناميكيات المناخ والنباتات والمستهلكين وللتقاط عدم التجانس المكاني على مستويات مختلفة من التنظيم البيئي بشكل كافٍ. وستكون مثل هذه النماذج مطلوبة أيضًا لاستكشاف الآثار قصيرة المدى وطويلة الأجل لتغير المناخ العالمي ويمكن استخدامها لمحاكاة تأثير إجراءات الإدارة. على أساس تقييم اللجنة و rsquos لكيفية استخدام BLM للنماذج السكانية ، يبدو أن المخرجات الأساسية التي يوفرها WinEquus تلبي احتياجات الوكالة و rsquos. ومع ذلك ، فإن نماذج النظام الإيكولوجي الصريحة من الناحية المكانية والقائمة على العمليات من شأنها أن توفر قدرات لتقييم استجابات السكان للمناخ ، والتوزيعات المكانية للأعلاف والمياه التي يمكن الوصول إليها ، والاعتماد على الكثافة ، والعواقب على الغطاء النباتي كما هو موضح في الفصل 7.

تنظر اللجنة إلى النماذج السكانية على أنها أدوات يمكن أن تكون مفيدة ولكنها ليست مثالية أبدًا. ترتبط فائدة المعلومات التي تم الحصول عليها من النمذجة السكانية ارتباطًا مباشرًا بموثوقية البيانات المستخدمة لتعيين قيم للمعلمات في نموذج وتعتمد على مدى ملاءمة بنية النموذج لتعكس تاريخ حياة كائنات الدراسة وما إذا كان إلى أي مدى تؤخذ في الاعتبار العوامل الحتمية والاستوكاستك وإجراءات الإدارة التي تؤثر على مجتمع الدراسة. من المحتمل أن تكون النماذج التي تلتقط تاريخ حياة الحصان أو البورو ، وعلم الوراثة ، والبنية الاجتماعية ، والسلوكيات بشكل مناسب أو التي تحاكي عمليات النظام البيئي أكثر تعقيدًا وتتطلب معلمات أكثر من النماذج الأبسط ، ولكن غالبًا ما يكون مديرو HMA مقيدون بسبب نقص في تلك المعلومات. وبالتالي ، من الصعب على اللجنة أن توصي بأطر عمل نمذجة محددة.

يجب أن يحاكي إطار عمل النمذجة المناسب ، أو مجموعة من النماذج ، نظام التزاوج السلوكي الاجتماعي لتاريخ الحياة ، واستخدام الحد من علم الوراثة للأعلاف للأعلاف والمياه والمساحة وتأثيرات إجراءات الإدارة البديلة طوال فترات حياة الحصان أو البورو لمواجهة التحديات الموضحة في الفقرات السابقة ودمج العوامل والعمليات التي تؤثر على ديناميكيات مجموعات الخيول ذات النطاق الحر بشكل مناسب. ربما ، يمكن استخدام نماذج مختلفة لمعالجة جوانب مختلفة من المشكلة الشاملة. كما تمت مناقشته سابقًا ، فإن الممارسة الحالية لـ BLM & rsquos لاستخدام مجموعات البيانات الافتراضية لنمذجة السكان غير مفيدة نسبيًا وقد تكون مضللة في أن مجموعات الخيول والحيوانات ذات النطاق الحر يتم توزيعها على منطقة جغرافية واسعة تشمل ظروف مناخية متنوعة ومناطق بيئية ، وحالات نشاط المراعي ، و تاريخ إدارة القطيع. تتفاعل كل هذه العوامل بشكل شبه مؤكد للتأثير على المعدلات الحيوية الديموغرافية ومعلمات النموذج الأخرى التي ستكون مطلوبة لتعكس ديناميكيات مجموعة الحصان أو البورو في أي مجمع HMA أو HMA بدقة. يجب بذل الجهود للتأكد من أن تمارين النمذجة المستقبلية تستخدم البيانات من مجمع HMA أو HMA المستهدف أو مجموعة خافرة تشبه إلى حد كبير السكان المستهدفين الذين يتم تصميمهم.

تعتبر مجموعات الخيول والحيوانات ذات النطاق الحر تحت إدارة BLM غير معتادة من حيث أنها تتكون من العديد من مجمعات HMA أو HMA ، والخيول والبورو في منشآت الحيازة قصيرة الأجل ، ويتم نقل الخيول في منشآت الاحتفاظ طويلة الأجل بين الحيوانات. عدد السكان الحر ومرافق الحيازة قصيرة وطويلة الأجل. بالإضافة إلى ذلك ، تُظهر الخيول تنظيمًا اجتماعيًا قويًا ، ومن المرجح أن تكون التركيبة العمرية والجنس مهمة في نمذجة النتائج المتوقعة لإجراءات الإدارة. تواجه BLM قيودًا إدارية ويجب أن تعمل ضمن قانون Wild Free-Roaming Horses and Burros لعام 1971 (PL 92-195 بصيغته المعدلة) ، وقيود الميزانية ، وقيود الكونغرس أو الإدارية الأخرى ، والتي تترك للوكالة خيارات إدارية قليلة (في المقام الأول التحكم في الخصوبة و إزالة). كما تم تلخيصه في الفصل الرابع ، فإن بعض علاجات التحكم في الخصوبة مناسبة فقط للذكور والبعض الآخر مناسب للإناث فقط. علاوة على ذلك ، فإن بعض تدابير التحكم في الخصوبة تعقم الحيوانات المعالجة مدى الحياة ، في حين أن البعض الآخر فعال فقط لفترة محدودة ولها درجات متغيرة من الفعالية بمرور الوقت. لجعل الأمر أكثر تعقيدًا ، يمكن لكل من التحكم في الخصوبة والإزالة (الخياران الإداريان المتاحان لـ BLM في وقت مراجعة اللجنة & rsquos) تغيير السمات الديموغرافية للفرد والسكان ، والتنظيم الاجتماعي ، والسلوك ، والتنوع الجيني. كما تمت مناقشته في الفصل الخامس ، لا يزال فقدان التباين الجيني مصدر قلق فيما يتعلق بمجموعات الخيول والبيرو ذات النطاق الحر ولا يمكن تجاهله. في ضوء تلك التعقيدات وقيود الميزانية ، يمكن أن تكون النماذج السكانية بمثابة أدوات مفيدة.

على الرغم من تقدير اللجنة لجهود BLM & rsquos لاستخدام النماذج السكانية في برنامج Wild Horse and Burro ، فقد حددت أيضًا العديد من أوجه القصور. تضمنت هذه الافتقار إلى الشفافية فيما يتعلق بكيفية تعيين القيم لمعلمات النموذج في WinEquus وما هي المعلومات التي تم استخدامها لتحديد تلك القيم ، وكيف (أو ما إذا) تم استخدام النتائج في قرارات الإدارة ، والفشل في الاستفادة الكاملة من الإمكانات المتاحة لـ WinEquus . عند استخدام نفس مجموعات البيانات الافتراضية لنمذجة ديناميكيات السكان لمعظم أو كل مجمعات HMA أو HMA ، ستكون النتائج بالضرورة متشابهة (تعطي أو تأخذ تأثير العشوائية البيئية والبنية الأولية للعمر والجنس). ولذلك ، فليس من المستغرب أن معظم الخطط التي جمعت والتقييمات البيئية قد توصلت إلى استنتاجات متطابقة فيما يتعلق بالآثار المحتملة لبدائل الإدارة التي تم النظر فيها.

قد لا يكون من الممكن جمع البيانات الديموغرافية الخاصة بالموقع بسبب قيود الميزانية ، ولكن هذه البيانات الخاصة بالموقع قد لا تكون ضرورية. يمكن أن توفر الدراسة التفصيلية والمراقبة لمجموعات الخيول ذات النطاق الحر في عدد قليل من HMAs التي تمثل مجمعات HMA أو HMA في موطن أو منطقة بيئية معينة (انظر الفصل 2) ، على المدى الطويل ، بيانات ديموغرافية مفصلة وممثلة. في غضون ذلك ، يمكن استخدام مجموعة بيانات افتراضية هي الأكثر تمثيلا لـ HMA المستهدف مع بيانات بنية الجنس الخاصة بالموقع وبيانات الهيكل العمري. ومع ذلك ، فإن وصفًا واضحًا لمعلمات الإدخال ، بما في ذلك تلك المطلوبة لبدائل الإدارة المختلفة ، ووصف مفصل ومبررات لخيارات WinEquus المحددة من شأنه أن يساعد الجمهور العام على تحديد موثوقية نتائج النمذجة. علاوة على ذلك ، سيكون من المفيد تقديم تفسير واضح لما إذا كانت نتائج النمذجة السكانية قد استخدمت أم لا.

لاحظت اللجنة أن جهود النمذجة السكانية BLM & rsquos قد ركزت على الإسقاط على المدى القريب (حوالي 10 سنوات) لحجم السكان. هذا التركيز على النمذجة (والإدارة) مفهوم بالنظر إلى التفويض الذي يقضي بإبقاء حجم القطيع بين المستويات الإدارية الأعلى والأدنى المناسبة. ومع ذلك ، على المدى الطويل ، قد تكون استراتيجيات الإدارة التي تهدف إلى تقليل النمو السكاني إلى معدل متواضع (مثل 5 في المائة سنويًا) مع الأساليب الموضحة في الفصل 4 (على سبيل المثال ، برنامج ضبط الخصوبة الأكثر عدوانية الذي يستهدف الذكور والإناث على حد سواء). الأكثر فعالية. ستضمن مثل هذه الإستراتيجية أن التباين غير المتوقع في العوامل البيئية والأحداث الكارثية وعدم اليقين في تأثيرات تدخلات الإدارة لن يقلل من عدد السكان إلى ما دون المستوى المقبول.

بحجم. نظرًا لأنه سيتعين إزالة عدد صغير فقط من الخيول سنويًا إذا كان معدل النمو متواضعًا ، فقد يكون الوضع السريع للخيول التي تمت إزالتها ممكنًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الاعتماد المفرط على استراتيجية إدارة قائمة على الإزالة يمكن أن يأتي بنتائج عكسية لأن الإزالة يمكن أن تؤدي إلى زيادات سريعة في عدد السكان بسبب التعويض المعتمد على الكثافة (Zipkin et al.2008، 2009). قد تساهم الاستجابات التعويضية (أو التعويضية الزائدة) للإزالة في معدل النمو المرتفع الذي تحققه أعداد الخيول الحرة في العديد من HMAs (انظر الفصلين 2 و 3). يمكن أن تحدد النماذج السكانية مزيجًا مثاليًا من التدخلات الإدارية التي من شأنها أن تساعد في تحقيق أهداف الإدارة في مواجهة الاستجابات التعويضية (الزائدة) للإزالة ، على المدى القصير والمدى الطويل.

بموجب أنظمة الإدارة التي استعرضتها اللجنة ، سيتعين على BLM إزالة الخيول المجانية من المراعي الغربية إلى أجل غير مسمى ما لم يتم تنفيذ برامج صارمة للغاية للتحكم في الخصوبة (Garrott، 1991 Eagle et al.، 1992 Garrott and Siniff، 1992 Gross، 2000 Bartholow ، 2004 ، 2007). كما تمت مناقشته بإيجاز في الفصل 2 ، قد يكون هناك عدد أكبر من الخيول في مرافق الحيازة على المدى القصير والطويل أكثر من الخيول الموجودة في النطاق. يتم نقل ما متوسطه أكثر من 8000 حصان من السكان ذوي النطاق الحر إلى مرافق الاحتجاز سنويًا ، وتم تخصيص ما يقرب من 60 بالمائة من ميزانية Wild Horse and Burro & rsquos لرعاية وصيانة الحيوانات الأسيرة في السنة المالية 2012 (BLM ، 2012c ). سيستمر المبلغ المالي اللازم لرعاية الخيول في مرافق الحيازة طويلة الأجل في الزيادة ، وعلى المدى الطويل ، يمكن أن يستهلك كامل الميزانية المخصصة لبرنامج Wild Horse and Burro. وبالتالي ، قد يتعين على BLM النظر في خيارات الإدارة الأخرى ، بما في ذلك التحكم في خصوبة الذكور. يقترح الفصل 3 أن التنظيم الذاتي من خلال العمليات المعتمدة على الكثافة والمستقلة عن الكثافة ممكنة إذا سُمح للسكان بالزيادة إلى أعداد أعلى. في الواقع ، ركزت جميع جهود النمذجة السكانية تحت رعاية BLM على مجمعات HMA أو HMA ، ولم تكن دراسة النمذجة التي تقيم كامل عدد الخيول الحرة في النطاق وفي مرافق الحيازة متاحة في وقت إعداد التقرير.

إن دراسة النمذجة الشاملة التي تقيم ديناميكيات أعداد الخيول في المراعي الغربية وفي مرافق الاحتجاز وتكاليف وعواقب بدائل الإدارة ، بما في ذلك البدائل غير المتاحة حاليًا لـ BLM ، ستساعد في تقييم ما إذا كانت أهداف الإدارة المعلنة قابلة للتحقيق في إطار أوضاع التمويل الحالية أو المتوقعة والقيود التنظيمية. مثل هذه الدراسة يمكن أن تساعد في تحديد الخيارات الإدارية الأكثر فعالية أو فعالية من حيث التكلفة لتحقيق الأهداف أو الأهداف القابلة للتحقيق بالنظر إلى قيود التمويل والسياسات المتاحة. ومع ذلك ، تلاحظ اللجنة أن فائدة وموثوقية نتائج تمارين النمذجة لا تعتمد فقط على كفاية النموذج نفسه ولكن على جودة البيانات المستخدمة لتحديد معلمات النموذج. كما لوحظ سابقًا (انظر الفصل 2) ، يمكن استخدام البيانات الخاصة بالقطعان الخافرة التمثيلية للحصول على تقديرات دقيقة وتمثيلية للبارامترات الديموغرافية والإدارية. يمكن أن توفر مراقبة القطعان الخافرة أيضًا بيانات يمكن استخدامها لاختبار النماذج ، أي لتقييم مدى تطابق تنبؤات النماذج في ظل سيناريوهات الإدارة البديلة مع الملاحظات. يمكن تعديل النماذج أو تحديثها عندما يتعلم المرء من تجارب الإدارة ويتم تنقيح تقديرات المعلمات الديموغرافية والإدارية. وبالتالي ، توصي اللجنة بأن تستند جهود النمذجة المستقبلية إلى تقديرات دقيقة وموثوقة للمعايير الديموغرافية والإدارية في إطار إدارة تكيفية.

الإدارة التكيفية هي عملية صنع قرار متكررة في مواجهة عدم اليقين (Williams et al. ، 2007 Nichols et al. ، 2011). يهدف إلى تقليل عدم اليقين من خلال مراقبة حالة النظام والتعلم وتعديل قرارات الإدارة وفقًا لذلك. تعد نماذج سلوك النظام مكونًا مهمًا للإدارة التكيفية (نيكولز وآخرون ، 2011). على المدى الطويل ، فإن ديناميكيات وإدارة الخيول والسكان الحرة

أفضل نموذج في إطار الإدارة التكيفية (Williams et al.، 2001، 2007 Nichols et al.، 2011). يقدم الفصلان السابع والثامن تفاصيل تتعلق بكيفية تطبيق إطار الإدارة التكيفية على إدارة أعداد الخيول والسكان الحرة.

أندرسن ، MC ، BJ Martin ، و GW. رومر. 2004. استخدام نماذج مجموعات المصفوفة لتقدير فعالية القتل الرحيم مقابل عودة المصائد المحايدة لإدارة القطط الحرة المتجولة. مجلة الجمعية الطبية البيطرية الأمريكية 225: 1871-1876.

بالو ، ج.د. ، ك. ترايلور هولزر ، أ.أ. تيرنر ، إيه إف مالو ، دي باول ، جيه مالدونادو ، وإيجيرت. 2008. نموذج محاكاة لإدارة موانع الحمل لسكان الخيول الوحشية في جزيرة Assateague باستخدام بيانات فردية. بحوث الحياة البرية 35: 502-512.

Bartholow، J.M. 2004. تحليل اقتصادي للتحكم البديل في الخصوبة وتقنيات الإدارة المرتبطة لثلاث قطعان من الخيول البرية من BLM. فورت كولينز ، أول أكسيد الكربون: هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية.

بارثولو ، جي إم 2007. الفائدة الاقتصادية للتحكم في الخصوبة في أعداد الخيول البرية. مجلة إدارة الحياة البرية 71: 2811-2819.

Berger، J. 1986. الخيول البرية في الحوض العظيم: المنافسة الاجتماعية وحجم السكان. شيكاغو: مطبعة جامعة شيكاغو.

BLM (مكتب إدارة الأراضي). 2010 أ. كتيب إدارة الخيول البرية و Burros ، H-4700-1. واشنطن العاصمة: وزارة الداخلية الأمريكية.

BLM (مكتب إدارة الأراضي). 2010 ب. منطقة خطة إدارة الخيول البرية الشمالية (WHMPA) خطة تجمع Wild Horse. التقييم البيئي النهائي. سيدار سيتي ، يوتا: وزارة الداخلية الأمريكية.

BLM (مكتب إدارة الأراضي). 2010 ج. خطة تجمع الخيول البرية لمنطقة إدارة القطيع في كولد سبرينغز. التقييم البيئي الأولي. فالى ، أو: وزارة الداخلية الأمريكية.

BLM (مكتب إدارة الأراضي). 2010 د. منطقة إدارة القطيع ذات القمم المزدوجة خطة Wild Horse & amp Burro للتجميع. التقييم البيئي. سوزانفيل ، كاليفورنيا: وزارة الداخلية الأمريكية.

BLM (مكتب إدارة الأراضي). 2010 هـ. إشعار بقرار المدير الميداني و rsquos لمنطقة إدارة القطيع ذات القمم المزدوجة وخطة تجمع الخيول والبورو. سوزانفيل ، كاليفورنيا: وزارة الداخلية الأمريكية.

BLM (مكتب إدارة الأراضي). 2011a. خطة إدارة تجمعات الخيول البرية عالية الصخور. التقييم البيئي. سيدارفيل ، كاليفورنيا: وزارة الداخلية الأمريكية.

BLM (مكتب إدارة الأراضي). 2011 ب. الإستراتيجية المقترحة: تفاصيل إستراتيجية BLM & rsquos المقترحة للإدارة المستقبلية لأمريكا & rsquos Wild Horses and Burros. واشنطن العاصمة: وزارة الداخلية الأمريكية.

BLM (مكتب إدارة الأراضي). 2012a. Black Mountain and Hardtrigger Herd Management Area خطة أسر الخيول البرية ومعالجتها وإطلاقها وإزالتها. التقييم البيئي الأولي. بويز ، المعرف: وزارة الداخلية الأمريكية.

BLM (مكتب إدارة الأراضي). 2012 ب. خطة تجمع تشاليس وايلد هورس. التقييم البيئي الأولي. Challis، ID: وزارة الداخلية الأمريكية.

BLM (مكتب إدارة الأراضي). 2012 ج. محضر اجتماع المجلس الاستشاري لناشونال وايلد هورس وبورو ، 23-24 أبريل ، رينو ، نيفادا.

برادفورد ، جيه بي و إن تي. هوبز. 2008. تنظيم الأعداد الزائدة من ذوات الحوافر: مثال على الأيائل في حديقة روكي ماونتن الوطنية ، كولورادو. مجلة الإدارة البيئية 86: 520-528.

Caswell، H. 2001. نماذج سكان المصفوفة: البناء والتحليل والتفسير. سندرلاند ، ماساتشوستس: سينيور أسوشيتس.

Caswell، H. 2005. تحليل الحساسية لمعدل النمو العشوائي: ثلاثة امتدادات. مجلة الإحصاء الأسترالية ونيوزيلندا 47: 75-85.

Caswell، H. 2007. تحليل الحساسية لديناميات السكان العابرة. رسائل علم البيئة 10: 1-15.

Choquenot، D. 1991. النمو المعتمد على الكثافة وحالة الجسم والديموغرافيا في الحمير الوحشية: اختبار فرضية الغذاء. علم البيئة 72: 805-813.

كوجينور ، م. 1993. نموذج سافانا الأفقي و mdashDocumentation ودليل المستخدمين. فورت كولينز ، أول أكسيد الكربون: مختبر بيئة الموارد الطبيعية.

كوجينور ، م. 1999. نمذجة النظام الإيكولوجي لسلسلة جبال بريور وايلد هورس. التقرير النهائي المقدم إلى قسم الموارد البيولوجية للمسح الجيولوجي بالولايات المتحدة ، وخدمة المتنزهات القومية الأمريكية ، ومكتب إدارة الأراضي بالولايات المتحدة. فورت كولينز ، أول أكسيد الكربون: مختبر بيئة الموارد الطبيعية.

كوجينور ، م. 2000. نمذجة النظام الإيكولوجي لسلسلة جبال بريور وايلد هورس: ملخص تنفيذي. ص. 125-131 في المديرين و rsquo الملخص والدراسات البيئية لسلسلة Pryor Mountain Wild Horse Range ، 1992-1997 ، F.J. Singer and K.A. شوينكر ، المترجمون. فورت كولينز ، أول أكسيد الكربون: هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية.

كوجينور ، م. 2002. نمذجة النظام الإيكولوجي لدعم الحفاظ على الخيليات البرية: مثال على سلسلة جبال بريور وايلد هورس. ص. 154-162 في الخيول: الحمير الوحشية ، الحمير والخيول: مسح الحالة وخطة العمل ، P.D. Moehlman ، أد. غلاند ، سويسرا: الاتحاد الدولي للحفاظ على الطبيعة.

كراوس ، دي تي ، إل بي. كراودر ، و H. Caswell. 1987. نموذج مرحلي لأعداد السلاحف البحرية ضخمة الرأس وآثاره على الحفظ. علم البيئة 68: 1412-1423.

كراودر ، إل بي ، دي تي كراوس ، إس إس هيبل ، وت. مارتن. 1994. توقع تأثير الأجهزة المستثناة للسلاحف على مجموعات السلاحف البحرية ضخمة الرأس. التطبيقات البيئية 4: 437-445.

داوسون ، إم جي 2005. البيئة السكانية للخيول الوحشية في جبال الألب الأسترالية: ملخص الإدارة. مُعد للجنة الاتصال بجبال الألب الأسترالية.

داوسون ، إم جي وجي هون. 2012. ديموغرافيا وديناميكيات ثلاث مجموعات من الخيول البرية في جبال الألب الأسترالية. علم البيئة أوسترال 37: 97-109.

de Seve، C. 2011a. نظام إدارة الخيول البرية: الإسقاط السكاني ونموذج التكلفة. عرض تقديمي إلى الأكاديمية الوطنية للعلوم ولجنة مراجعة مكتب إدارة الأراضي Wild Horse and Burro Management Program ، 27 أكتوبر ، رينو ، نيفادا.

de Seve، C. 2011b. نظام إدارة الخيول البرية: الأوصاف والمدخلات والضوابط. نشرة ممنوحة للأكاديمية الوطنية للعلوم ولجنة مراجعة مكتب إدارة الأراضي Wild Horse and Burro Management Program ، 27 أكتوبر ، رينو ، نيفادا.

de Seve، C. 2012. Wild Horse Management System. عرض تقديمي عبر الويب إلى مكتب إدارة الأراضي وأعضاء الأكاديمية الوطنية للعلوم ولجنة مراجعة مكتب إدارة الأراضي Wild Horse and Burro Management Program ، 14 مارس.

إيجل ، تي سي ، إي دي بلوتكا ، ر. جاروت ، دي. سينيف ، وجيه آر تستر. 1992. فاعلية وسائل منع الحمل الكيميائية في الأفراس الضالة. نشرة جمعية الحياة البرية 20: 211-216.

فريلاند ، دبليو جيه ود. 1990.محددات القدرة الاستيعابية للحيوانات العاشبة: النباتات ، المغذيات ، و ايكوس اسينوس في شمال أستراليا. علم البيئة 71: 589-597.

جاروت ، ر. 1991. السيطرة على خصوبة الخيول الوحشية: الإمكانيات والقيود. نشرة جمعية الحياة البرية 19: 52-58.

جاروت ، ر. و دي. سينيف. 1992. القيود المفروضة على وسائل منع الحمل الموجهة للذكور للسيطرة على أعداد الخيول الوحشية. مجلة إدارة الحياة البرية 56: 456-464.

Garrott ، R.A. ، D.B. سينيف ، و إل إل إيبرهاردت. 1991. معدلات نمو أعداد الخيول الوحشية. مجلة إدارة الحياة البرية 55: 641-648.

Garrott ، R.A. ، D.B. سينيف ، جي آر تيستر ، تي سي. إيجل و E.D. بلوتكا. 1992. مقارنة بين تقنيات منع الحمل لإدارة الخيول الوحشية. نشرة جمعية الحياة البرية 20: 318-326.

جاروت ، ر. ول. تايلور. 1990. ديناميات الخيول الوحشية في مونتانا. مجلة إدارة الحياة البرية 54: 603-612.

Govindarajulu ، P. ، R. Altwegg ، و B.R. أنهولت. 2005. تحقيق نموذج مصفوفة للتحكم في الأنواع الغازية: الضفدع الأمريكي في جزيرة فانكوفر. التطبيقات البيئية 15: 2161-2170.

جرانج ، إس ، بي دنكان ، وجي إم جيلارد. 2009. تجار الخيول الفقراء: تتاجر الثدييات الكبيرة بالبقاء على قيد الحياة من أجل التكاثر أثناء عملية التوحش. وقائع الجمعية الملكية سلسلة ب 276: 1911-1919.

جروس ، جي إي 2000. نموذج محاكاة ديناميكي لتقييم آثار الإزالة ومنع الحمل على التباين الجيني والديموغرافيا لخيول بريور ماونتن البرية. الحفظ البيولوجي 96: 319-330.

Heinsohn، R.، R.C. لاسي ، دي. ليندنماير ، هـ.مارش ، د. لولر. 2004. الحصاد غير المستدام لأبقار البحر في مضيق توريس ومياه كيب يورك (أستراليا): دراستا حالة باستخدام تحليل قابلية السكان للحياة. حفظ الحيوان 7: 417-425.

هوبز ، إن تي ، دي سي بودين ، ودي إل. خباز. 2000. آثار السيطرة على الخصوبة على تجمعات ذوات الحوافر: نماذج عامة منظمة على مراحل. مجلة إدارة الحياة البرية 64: 473-491.

هنتر ، سي إم ، إتش كاسويل ، إم سي. رونج ، إي. Regehr ، S.C. Amstrup ، و I. Stirling. 2010. تغير المناخ يهدد مجموعات الدببة القطبية: تحليل ديموغرافي عشوائي. علم البيئة 91: 2883-2897.

IPCC (الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ). 2007. تغير المناخ 2007: تقرير تجميعي. مساهمة مجموعات العمل الأول والثاني والثالث في تقرير التقييم الرابع للفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ ، R.K. باشاوري وأ. ريسينجر ، محرران. جنيف: IPCC. 104 ص.

Jenkins، S. 2011. نظرة عامة على WinEquus. عرض تقديمي إلى الأكاديمية الوطنية للعلوم ولجنة مراجعة مكتب إدارة الأراضي Wild Horse and Burro Management Program ، 27 أكتوبر ، رينو ، نيفادا.

Jenouvrier، S.، H. Caswell، C. Barbraud، M. Holland، J. Stroeve، and H. Weimerskirch. 2009. النماذج الديموغرافية والتوقعات المناخية للفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ تتنبأ بانخفاض عدد البطريق الإمبراطور. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة الأمريكية 106: 1844-1847.

لاسي ، آر سي. 2000. هيكل نموذج المحاكاة VORTEX لتحليل قابلية السكان للحياة. النشرات البيئية 48: 191-203.

Linklater ، W.L. ، E.Z. كاميرون ، إي أو. مينوت ، وك. ستافورد. 2004. التركيبة السكانية للخيول الوحشية والنمو السكاني في Kaimanawa Ranges ، نيوزيلندا. بحوث الحياة البرية 31: 119-128.

ماكلولين ، جيه إف ، جيه جيه. هيلمان ، سي. بوغز ، و PR Ehrlich. 2002. تغير المناخ يسرع من حالات انقراض السكان. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة الأمريكية 99: 6070-6074.

ميريل ، ج.أ ، إي. كوتش ، و P. كورتيس. 2003. حان الوقت للتخفيض: العوامل التي تؤثر على فعالية الإدارة في تعقيم الغزلان ذات الذيل الأبيض الزائدة. مجلة إدارة الحياة البرية 67: 267-279.

ميلر ، PS و آر سي. لاسي. 2005. VORTEX: محاكاة عشوائية لعملية الانقراض. الإصدار 9.50 دليل المستخدم و rsquos. آبل فالي ، مينيسوتا: مجموعة اختصاصي تربية الحفظ IUCN.

نيكولز ، جي دي ، إم دي كونيف ، بي جي هيغلوند ، إم جي. كنوتسون ، إم إي سيمانز ، جي إي ليونز ، جي إم مورتون ، إم تي. جونز ، جي إس بومر ، وبي. وليامز. 2011. تغير المناخ وعدم اليقين وإدارة الموارد الطبيعية. مجلة إدارة الحياة البرية 75: 6-18.

NRC (المجلس القومي للبحوث). 1990. انحدار السلاحف البحرية: الأسباب والوقاية. واشنطن العاصمة: مطبعة الأكاديمية الوطنية.

Ozgul، A.، D.Z. تشايلدز ، م. أولي ، ك. أرميتاج ، دي تي بلومستين ، L.E. أولسون ، س. تولجابوركار ، وتي كولسون. 2010. اقتران ديناميات كتلة الجسم والنمو السكاني استجابة للتغير البيئي. Nature 466: 482-485.

باركر ، ك. و س. روبينز. 1984. التنظيم الحراري في غزال البغل والأيائل. المجلة الكندية لعلم الحيوان 62: 1409-1422.

باركر ، ك.ل. ، س. روبنز ، وت. هانلي. 1984. نفقات الطاقة للتنقل بواسطة غزال البغل والأيائل. مجلة إدارة الحياة البرية 48: 474-488.

Roelle، J.E.، FJ Singer، L.C. زيجينفوس ، ج. Ransom و L. Coates-Markle و K.A. شوينكر. 2010. ديموغرافيا خيول بريور ماونتن البرية ، 1993-2007. تقرير التحقيقات العلمية للمسح الجيولوجي الأمريكي 2010-5125. ريستون ، فيرجينيا: هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية.

سالتز ، د. روبنشتاين. 1995. الديناميات السكانية لحمار آسيوي أعيد تقديمه (Equus hemionus) قطيع. التطبيقات البيئية 5: 327-335.

سالتز ، دي ، دي. روبنشتاين وج. أبيض. 2006. تأثير زيادة العشوائية البيئية بسبب تغير المناخ على ديناميات الحمار البري الآسيوي. بيولوجيا الحفظ 20: 1402-1409.

Scorolli و AL و AC Lopez Cazorla. 2010. ديموغرافيا الخيول الوحشية (إيكوس كابالوس): دراسة طويلة الأمد في حديقة تورنكويست ، الأرجنتين. بحوث الحياة البرية 37: 207-214.

تود ، سي آر ، دي إم. فورسيث ، ود. 2008. نمذجة آثار التحكم في الخصوبة على ديناميات غابات الكوالا. مجلة علم البيئة التطبيقي 45: 568-578.

فارغاس ، ف.هـ. ، آر. لاسي ، بي جيه جونسون ، أ. شتاينفورث ، جيه إم كروفورد ، P.D. Boersma ، و D.W. ماكدونالد. 2007. نمذجة تأثير El Ni & ntildeo على استمرار التجمعات الصغيرة: بطريق غالاباغوس كدراسة حالة. الحفظ البيولوجي 137: 138-148.

والتر م. 2002. البيئة السكانية للخيول البرية في جبال الألب النمساوية. دكتوراه. أطروحة. جامعة كانبرا ، أستراليا.

وايزبرغ ، ب. كوجينور ، وه. بوجمان. 2006. نمذجة تفاعلات العواشب الكبيرة و mdashvegetation في سياق المناظر الطبيعية. ص. 348-362 في علم البيئة العاشبة وديناميكيات النظام البيئي ، K. Danell ، R. Bergstrom ، P. Duncan ، and J. Pastor ، eds. كامبريدج ، المملكة المتحدة: مطبعة جامعة كامبريدج.

ويليامز ، بي كيه ، جي دي نيكولز ، إم جي كونروي. 2001. تحليل وإدارة الحيوانات. سان دييغو ، كاليفورنيا: مطبعة أكاديمية.

ويليامز ، ب.ك. ، أر.سي. سزارو ، وسي. شابيرو. 2007. الإدارة التكيفية: الدليل الفني لوزارة الداخلية الأمريكية. واشنطن العاصمة: وزارة الداخلية الأمريكية.

زانغ ، زد. 2000. النماذج الرياضية لإدارة الحياة البرية بوسائل منع الحمل. النمذجة البيئية 132: 105-113.


الجزء الثاني - نماذج بسيطة للنمو السكاني ومحاكاة لها

يقدم هذا الجزء من الكتاب مقدمة لبعض النماذج الرياضية البسيطة التي تصف نمو السكان ، وتستخدم برامج جداول بيانات Quattro Pro و Excel لمحاكاة هذه المجموعات السكانية. ينصب التركيز على إجراء تقييم كمي لعواقب "الإفراط في إنتاج النسل" لداروين وبعض جوانب "النضال من أجل الوجود".

تم وصف نوعين أساسيين من نماذج النمو السكاني. أولاً ، تم النظر في عواقب "الإفراط في إنتاج" الكائنات الحية لداروين في الفصل 4 ، ويتم وصفها بمصطلحات رياضية باستخدام نماذج النمو الهندسي والأسي. تفترض هذه النماذج أنه لا توجد حدود لعدد الكائنات الحية وتوضح أن جميع المجموعات السكانية التي تنمو بهذه الطريقة ستستنفد قريبًا موارد الأرض. ثانيًا ، في الفصل الخامس ، نلقي نظرة على أحد جوانب "صراع داروين من أجل الوجود" ، المنافسة غير المحددة ، والتي تحدث عندما ينمو السكان في بيئة ذات حجم محدود. يتم وصف هذا الشكل من النمو باستخدام نموذج النمو اللوجستي أو السيني ، والذي يحتوي على بعض الافتراضات المقيدة إلى حد ما. ثم يتم تعديل هذا النموذج الأساسي لتقييم آثار الفترات الزمنية والتغيرات البيئية على شكل النمو السكاني. يتم تطبيق النماذج على المعامل والبيانات الميدانية التي تظهر مدى ارتباطها بالواقع.


النمذجة والمحاكاة أمبير

نحن محظوظون لأن لدينا العديد من نماذج المحاكاة والنماذج والبرامج التعليمية الجيدة والمجانية المتاحة لنا عبر الإنترنت. تتزايد قائمة الرسوم المتحركة والموارد عالية الجودة بسرعة ، لذا إليك بعض الأمثلة التي تسمح للطلاب بالتلاعب والتحكم ومراقبة تشكيل مجموعة البيانات.

هناك الكثير من التقنيات المعملية البسيطة & # 8216 المشي خلال & # 8217 ، والتي ربما لا أعتبرها مناسبة لغرض النمذجة أو المحاكاة لـ 4 / PSOW ، ولكنها ستكون مصادر جيدة للدرس.

التجارب المعملية المحاكاة

مجهر إلكتروني افتراضي (ممتاز ، يمكن استخدامه لممارسة حسابات التكبير)

McGraw-Hill HigherEd & # 8211 تحولت الكثير من الأوراق البحثية إلى محاكاة

مفاهيم المحاكاة والنمذجة

تتلاعب Pandemic II & # 8211 بالعوامل التي تؤثر على انتشار المرض

المنطق الجزيئي & # 8211 العديد من الموارد المستندة إلى جافا للبيولوجيا الجزيئية

Evolution Lab & # 8211 ماذا يحدث للسكان وهم يتطورون بمرور الوقت؟

استكشافات جونسون & # 8211 المزيد من التحقيقات المحاكاة

هياكل النمذجة

Chemsketch & # 8211 منشئ كيميائي أنيق ودرج ورسام متحرك

غلفه! تم تطوير لعبة رائدة # 8216 & # 8217 لطي البروتينات الحقيقية أو النظرية في الشكل. في كثير من الأحيان في الأخبار عن الاختراقات التي حققها اللاعبون في اللعبة.


علم البيئة: نمذجة النمو السكاني | التعلم عن بعد الرقمي القابل للطباعة

نشاط الاستفسار الموجه هذا (قابل للطباعة أو رقمي) يُشرك الطالب في دراسة معدل نمو مجتمع الأرانب. يفترض الطالب دور العالم في تحديد معدل المواليد ، ومعدل الوفيات ، ومعدل النمو ، والحجم الإجمالي لسكان الأرانب على مدى فترة 20 عامًا. يتم رسم البيانات على رسم بياني حيث يرى الطالب بوضوح النمو الأسي الأولي للسكان متبوعًا بالنمو اللوجستي. سيعزز النشاط مفاهيم النمو المتسارع والنمو اللوجستي والقدرة الاستيعابية. أسئلة المتابعة مثيرة على الرغم من أنها ستقوي مهارات التفكير النقدي. اختر استخدام الإصدار التقليدي القابل للطباعة ، أو إصدار Google Apps الرقمي غير الورقي.

هذا المورد مثالي للتعلم عن بعد وللطلاب في الفصول الدراسية 1: 1.

ما هو مدرج في هذا المورد؟

  • نشرة للطالب قابلة للطباعة والتعديل من 5 صفحات
  • إصدار رقمي بدون ورق لـ Google Drive و / أو Google Classroom و / أو Microsoft OneDrive (نعم ، سيستمر الطلاب في عمل رسم بياني في العروض التقديمية من Google!)
  • مفتاح إجابة المعلم المكون من 3 صفحات
  • تعليمات كاملة ومفصلة.

بالنظر إلى مجموعة من المقدمات الأساسية حول تكاثر عدد الأرانب ، سيقوم الطلاب بحساب النسبة المئوية للزيادة / النقصان في عدد السكان خلال فترة 20 عامًا ، وحساب الحجم الإجمالي لمجموعات الأرانب في نهاية كل عام. (لا تقلق: يتم توفير الإرشادات خطوة بخطوة لإرشاد الطلاب خلال هذه الحسابات.) سيقوم الطلاب برسم بياناتهم بيانيًا ، ثم يجيبون على مجموعة من أسئلة حل المشكلات والتفكير النقدي حول نتائجهم.

هذا النشاط مناسب للطلاب في الصفوف من الثامن إلى الثاني عشر.

أستخدم هذا المعمل عند تدريس وحدتي في علم البيئة السكانية. إنه النشاط المثالي لاستخدامه مع PowerPoint في علم البيئة السكانية.


نمذجة النمو السكاني - التباين - علم الأحياء

330 هارند هول

نمذجة النمو السكاني المعتمد على الكثافة

هذا هو أول تعديل لمعادلة النمو الأسي:

يعد تعديل هذه المعادلة ضروريًا لأن النمو الأسي لا يمكن أن يتنبأ بالنمو السكاني لفترات طويلة من الزمن. بغض النظر عن مدى بطء نمو السكان ، فإن النمو الأسي سيتوقع في النهاية عددًا كبيرًا من السكان بشكل لا نهائي ، وهو وضع مستحيل. لذلك نحن بحاجة إلى تعديل معدل النمو هذا لاستيعاب حقيقة أن السكان لا يمكنهم النمو إلى الأبد.

  • للقيام بذلك ، سنضيف مصطلحًا من شأنه تقليل dN / dt مع زيادة عدد السكان. هناك طرق عديدة للقيام بذلك. تم إنشاء إحدى الطرق من قبل P.F Verhulst في عام 1839 وربما يعد ampendash أحد أقدم المنشورات التي لا تزال مؤثرة في علم البيئة و ampendash وتم تطويرها بالكامل بواسطة A.J Lotka في عام 1925. يتضمن النهج التفكير فيما قد يحدث في موقف أكثر واقعية.
  • لنأخذ في الاعتبار الافتراض الأول للنمو الأسي: ثابت r (= ثابت b و d ، حيث b و d هما معدلات الولادة والوفاة الآنية ، على التوالي). هذا ليس واقعيًا للغاية ، حيث ستختلف معدلات المواليد والوفيات. دعنا نفترض أنها تعتمد على حجم السكان ، بحيث يمكن للمرء أن يتنبأ ب أو د باستخدام حجم السكان.

توجد طرق عديدة لنمذجة العلاقة بين حجم السكان و b أو d. أبسطها هي علاقة خطية ، بحيث يمكن استخدام معادلة خطية للتنبؤ ب (أو د) معطى N:

  • وهنا نرى أن معدل الوفيات يبدأ عند مستوى معين (د0) بالقرب من 0 وتزداد كلما زاد N (v هو المنحدر الذي يحول N إلى d ،). هذا أمر منطقي ، لأن المزيد من الأفراد الذين يعيشون على نفس الموارد من المرجح أن يكون لديهم معدل وفيات أعلى.
  • لترى كيف تبدو هذه العلاقة ، قم بالتمرير لأسفل إلى الشكل أدناه وسترى السطر والشرح المرئي لـ z.

خذ لحظة للتفكير في الوحدات ، والتي تعتبر مفتاح فهم النماذج الرياضية. إذا كان d معدلًا لحظيًا للتغير السكاني ، فإن وحداته هي أفراد / (أفراد * وقت). البسط واضح لأننا نغير عدد الأفراد عندما ينمو عدد السكان أو يتقلص. المقام يعني أن السعر يعتمد على الوقت (كما تميل المعدلات إلى ذلك) والفرد. إذن ، r و b و d كلها معدلات نصيب الفرد. نظرًا للتحويل z بين N و d ، يجب أن تكون وحداتها 1 / (الأفراد * الوقت) ، بحيث عندما تضربها في N من الأفراد ، تحصل على الوحدات الصحيحة لـ d (اعلم أنه لا يمكن للمرء إضافة رقمين إذا لم يفعلوا ذلك لها نفس الوحدات ، وهي حقيقة يفترضها غالبًا كتّاب المعادلات لكنهم نسيها أولئك الذين يقرؤون المعادلات).

يتعين علينا تغيير معادلة b بشكل طفيف ، حيث يجب أن ينخفض ​​معدل المواليد مع معدل الوفيات (بالنظر إلى عدد أكبر من الأفراد ونفس قاعدة الموارد).

  • هنا ب0 هو الحد الأقصى لمعدل المواليد و b سوف يساوي هذا عندما يكون N قريبًا من 0 وتكون الموارد لكل فرد أكبر.
  • على النحو الوارد أعلاه ، انظر إلى الرسم البياني أدناه لمعرفة تفسير v.

الآن أعد كتابة معادلة النمو الأسي مع الأخذ في الاعتبار أن r = b - d:

  • تصف هذه المعادلة معدلات النمو السكاني عندما تعتمد معدلات المواليد والوفيات على N بطريقة خطية. الآن علينا أن نفعل شيئًا صحيحًا رياضيًا ، لكن سبب القيام بذلك لن يتضح إلا بعد خطوات قليلة. من حيث الجوهر ، نريد اشتقاق شكل أكثر فائدة من المعادلة الأخيرة أعلاه.
  • سنقوم بضرب الجانب الأيمن من المعادلة في: (ب0 - د0)/(ب0 - د0)
  • نظرًا لأن هذا يساوي 1 ، فإننا لا نغير قيمة الطرف الأيمن.
  • عندما نفعل هذا نحصل عليه
  • منذ ب0 و د0 هي معدلات المواليد والوفيات بدون تأثيرات كثافة ، والفرق بينهما هو ، حسب التعريف ، r ، لذلك يمكننا استبدال r في المعادلة:

نحن تقريبا هناك الآن. آمل أن ترى أنه كان من المفيد إجراء الخطوة غير الواضحة لأنها أعادت لنا معادلة مشابهة للمعادلة التي نعرفها بالفعل. لاحظ ، مع ذلك ، أننا أضفنا مصطلحًا إلى المعادلة الأصلية للنمو الأسي. هذا المصطلح هو التعديل الذي نسعى إليه: المصطلح الذي يغير معدلات النمو السكاني مع تغير كثافة السكان. هذا التأثير يسمى الاعتماد على الكثافة بمعنى أن ب و د يعتمدان خطيًا على كثافة السكان. دعنا نفكر في هذا المصطلح (سأطلق عليه مصطلح DD) عن كثب نظرًا لوجود العديد من المتغيرات فيه للراحة:

  • سنفعل الآن شيئًا آخر غير واضح. سنحدد متغيرًا جديدًا هو مزيج من المتغيرات الموجودة لدينا بالفعل. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تقليل عدد المتغيرات في المعادلة بشكل ملائم إذا تم القيام به بشكل صحيح. سنعرّف K على أنها K = (b0 - د0) / (v + z)
  • هذا هو فقط معكوس الكسر في مصطلح الاعتماد على الكثافة أعلاه. قد تسأل لماذا اخترنا معكوس. الأبعاد هي المفتاح مرة أخرى. نريد مصطلحًا جديدًا في أبعاد الأفراد. هذه الأبعاد مفيدة لسببين. إنه يجعل K ذات مغزى بيولوجيًا ، لأنه يمثل عدد الكائنات الحية في السكان عندما تكون معدلات الولادة والوفاة متساوية. هذه هي القدرة الاستيعابية للبيئة (المزيد حول هذا أدناه).
  • يمكننا الآن إعادة كتابة معادلة معدل النمو السكاني المعتمد على الكثافة باستخدام K فيها.

هذا هو النموذج الذي سأستخدمه في الفصل.

هذا الشكل من المعادلة يسمى معادلة لوجستية. عندما يكون N صغيرًا ، يكون مصطلح DD قريبًا من 1 لأن مصطلح N / K صغير ، وينمو السكان بمعدل قريب من الحد الأقصى. لاحظ ما يحدث مع زيادة N. مع اقتراب N من K ، يقترب مصطلح N / K من 1 وعندما يتم طرحه من 1 ، يصبح مصطلح DD أصغر وأصغر ، مما يشير إلى أن السكان ينموون بجزء ضئيل فقط من إمكاناته. في النهاية K و N متساويان ويصبح مصطلح DD 1 & ampendash 1 أو صفر. توقف النمو (معدل النمو هو 0) عندما N = K (انظر أعلاه في تعريف K). السكان ثابتون (لا يتزايدون ولا يتناقصون) ونطلق على هذا الحجم السكاني القدرة الاستيعابية. يشير هذا المصطلح إلى أن هذا هو الحد الأقصى لعدد الأفراد الذين يمكن الحفاظ عليهم في تلك البيئة. K هو في وحدات من الأفراد ولكنه مرتبط بكمية الموارد الحالية وكمية الموارد اللازمة لكل فرد.

  • ماذا يحدث إذا تجاوز N كلفن (إذا تجاوز حجم السكان الفعلي القدرة الاستيعابية)؟ يتحول مصطلح DD سالبًا ، حيث أن نسبة N / K أكبر من 1. dN / dt ، معدل النمو السكاني ، ثم يصبح سالبًا ويتقلص السكان إلى حجم السكان حيث يصبح معدل النمو 0 مرة أخرى.
  • وهكذا ، ينمو السكان عندما يكونون تحت K ويتقلص عندما يتجاوز K. K يمثل نقطة توازن مستقرة. إنها نقطة توازن لأن السكان لا يتغيرون عندما يصلون إلى هذا الحجم. إنه مستقر لأن السكان سيعودون إلى K إذا أصبح أكبر أو أصغر من K.

كلمة عن افتراض الخطية. إنها أبسط طريقة لنمذجة العلاقة بين b و d و N ولكنها قد لا تكون واقعية للغاية. من المرجح أن يكون منحنى من نوع ما واقعيًا ، حيث قد لا يتم الشعور بتأثير إضافة الأفراد حتى يتم تجاوز بعض العتبة الحرجة في المورد لكل فرد. في الواقع ، قد تكون هناك زيادة في معدلات المواليد (أو انخفاض في معدلات الوفيات) عند إضافة الأفراد بكثافة منخفضة (وهذا ما يسمى تأثير Allee بعد اهتمام عالم البيئة بفوائد العيش في مجموعات). يوجد أدناه شكل يوضح العلاقة بين b و d و K.تم استخدام العديد من النماذج الأخرى التي ينخفض ​​فيها b مع زيادة N و d ، لكن العلاقات هي منحنى بدلاً من الخطوط أدناه.

في الرسم البياني أعلاه ، ب0 و د0 هي تقاطع Y للخطين b و d على التوالي و v و z هما منحدرات المستقيمين. من الممكن حساب r ، ولكن فقط كـ b0 - د0 (قيم التقاطع) ، لا تتأثر معدلات المواليد والوفيات بالكثافة ، حيث يتم تعريف r بدون أي تأثيرات كثافة. إذا طرحت القيم عند بعض الكثافة بخلاف 0 ، فستحصل على معدل النمو السكاني عند هذه الكثافة. من السهل العثور على K لأنها النقطة التي يكون فيها النمو السكاني صفراً ، وسيحدث ذلك عندما يكون b0 = د0، وهو تقاطع الخطين.

تشمل افتراضات اللوجستيات جميع الافتراضات الموجودة في النموذج الذي يعتمد عليه: نموذج النمو الأسي باستثناء وجود ثابت ب ود. لمراجعة هذه الافتراضات ، انتقل إلى نمذجة النمو الأسي. قمنا بتعديل المعادلة بانتهاك افتراض معدلات المواليد والوفيات الثابتة. ومع ذلك ، عند القيام بذلك ، أضفنا افتراضات أخرى & quot

  1. العلاقة بين الكثافة ومعدلات الولادة والوفاة خطية. تم ذكر ذلك صراحةً أعلاه وتم وضعه هنا كتذكير. كان من الممكن أن نفترض مجموعة متنوعة من العلاقات (اللوغاريتمية ، الأسية ، الزائدية ، إلخ)
  2. قاعدة الموارد للسكان هي ثابت ، بحيث تكون القدرة الاستيعابية ثابتة. هذا مذكور ضمنيًا أعلاه ، لأنه ب0، د0، v و z كلها ثوابت ، ومن ثم فمن المنطقي أن K ثابت.

من الممكن استخدام قواعد حساب التفاضل والتكامل لدمج معادلة معدل النمو لحساب حجم السكان في وقت معين إذا كان حجم السكان الأولي (N0 معروف). لن نقوم بالحسابات هنا ، لكننا سنقدم المعادلة:

عندما تحسب معدلات النمو بهذه المعادلة وتبدأ بـ N بالقرب من 0 ، يمكنك رسم منحنى يسمى المنحنى السيني (المحور السيني هو الوقت ، المحور الصادي هو حجم السكان) ، والذي ينمو بسرعة في البداية ، ولكن معدل الزيادة يسقط حتى يصل إلى الصفر ، حيث لا توجد زيادة أخرى في N. نظرًا للطبيعة المستمرة لهذه المعادلة ، فإن K في الواقع خط مقارب ، وهي قيمة محددة لا تصل إليها المعادلة أبدًا في الواقع. هذا هو المكان الذي يتم فيه تذكير المرء بأن اللوجيستية هي نموذج ولن تتصرف تمامًا كما يفعل السكان الحقيقيون ، حيث يمكن أن ينمو عدد السكان الحقيقي بما لا يقل عن فرد واحد وتتنبأ هذه المعادلة بالنمو (عند الاقتراب من K) للأفراد الكسريين.

لنلق نظرة على تأثير تغيير بعض المتغيرات في التنبؤ بحجم السكان في المستقبل. سنبدأ بالتنبؤ لمجتمع بـ K يساوي 100 ، و r لـ 0.16 ، وحد أدنى لحجم السكان الأولي هو 2. يبدو التغيير في السكان على هذا النحو (الخط الأزرق - عدد السكان الأولي الصغير في المفتاح) - تذكر ك = 100:

  • لاحظ أن الخط الأزرق هو & quotS & quot منحنى لا يتجاوز أبدًا 100 (من الناحية الفنية لا يصل أبدًا إلى 100!) ، وهي القدرة الاستيعابية ، K
    • يحتوي المنحنى على نقطة انعطاف ، حيث تتوقف الخطوط المماسية عن الانحدار وتبدأ في أن تصبح أكثر انبساطًا.
    • حجم السكان الأولي الأكبر (أحمر - مع حجم تعداد تعدادي 25) لا يحتوي على شكل & quotS & quot الواضح المرتبط باللوجستية
      • ارسم خطًا موازٍ للمحور X يمر عبر 25 ، وهو الحجم الأولي الكبير للسكان وسترى أن المنحنى الأزرق فوق هذا الخط يشبه المنحنى الأحمر تمامًا.

      • الفرق في الأسطر الأربعة هو r (K = 100 للجميع والحجم الأولي للسكان هو 2 لجميع الحالات الأربع) هو مدى سرعة اقترابهم من القدرة الاستيعابية
      1. قم بإجراء تحليل الأبعاد على المصطلح (ب0 - د0) / (v + z) لإثبات أن بُعد K هو أفراد.
      2. ارسم المعادلة الأخيرة للمعلمات التالية: r = 0.4 ، N0 = 10 ، K = 100 ، t = 1 إلى 20 يومًا). باختيار خيارات رسوم بيانية معينة ، يمكنك إنتاج منحنى سيني سلس.
      3. ما هو Nt المتوقع (باستخدام المعلمات أعلاه) عندما تكون t 1000 يوم؟ هل تجاوزت خط التقارب 100 فرد؟
      4. ارسم المعادلة الأخيرة للمعلمات التالية: r = 0.4 ، N0 = 190 ، K = 100 ، t = 1 إلى 20 يومًا).

      لوتكا ، أ. ج. 1925. عناصر علم الأحياء الفيزيائي. ويليامز وويلكينز ، حانات ، بالتيمور.

      Verhulst، P. F. 1839. Notice sur la loi que la Population suit dans son accroissement. المراسلات في الرياضيات والفيزياء 10: 113-121.


      نمذجة النمو السكاني - التباين - علم الأحياء

      نموذج الجيل المنفصل - النمو السكاني الهندسي:

      • ترتبط هذه المعادلة بعدد مرحلة حياة معينة أو عمر موجود في الجيل 0 بالعدد المتوقع في الجيل 1.
      • كيف يمكنك استخدام هذا للتنبؤ بحجم السكان بعد مرور أكثر من جيل واحد؟
      • ضع في اعتبارك التكرار التالي للمعادلة الأولى:

      ن 2 = ن 1 ص 0

      ن 3 = ن 2 ص 0

      ن 4 = ن 3 ص 0

      • لذلك ، نرى كيفية إيجاد السكان في أربعة أجيال ، بدءًا من حجم السكان N0 وبعلاقة ثابتة بين حجم جيل وآخر (R0). يتم التعبير عن الحالة العامة على النحو التالي:
      • حيث ، على النحو الوارد أعلاه ، ن0 هو حجم الجيل الأولي و t هو عدد الأجيال في مستقبل الاهتمام

      ماذا عن الكائنات الحية ذات الأجيال المتداخلة؟

      يمكننا استخدام نهج منفصل للكائنات الحية ذات الأجيال المتداخلة. لنفترض أنك تتعامل مع عدد كبير من الكائنات الحية التي تعيش لسنوات عديدة وتتكاثر عدة مرات بعد بلوغ حجمها البالغ ، مثل تجمعات الغزلان. تقوم بمسح حجم السكان والتوزيع العمري كل عام في أواخر الربيع. يمكننا استخدام المعادلة للتنبؤ بحجم السكان في الأجيال المتعاقبة (المشتقة أعلاه) للتنبؤ بحجم مجتمع الغزلان في السنوات المتعاقبة.

      لنفترض أننا كنا نقيس نسبة أحجام السكان في عام واحد مقابل السنة التالية أو أي وحدة زمنية نختارها. في حالة الغزلان ، تعتبر السنة وحدة معقولة منذ إجراء المسح كل عام. ثم نحصل على المعادلة أدناه من خلال ترميز النسبة بالحرف اليوناني لامدا (ل).

      وإعادة ترتيب بسيطة تعطينا:

      هذه المعادلة تشبه إلى حد كبير المعادلة الأصلية المنفصلة أعلاه. فقط الوحدات تغيرت. (الحرف اليوناني لامدا) يسمى معدل الزيادة المحدود (أو معدل الضرب المحدود). هو عدد الإناث على قيد الحياة في الوقت T + 1 لكل أنثى على قيد الحياة في الوقت T. للتنبؤ بحجم السكان في t من السنوات ، يمكنك استخدام معادلة مماثلة لتلك الموجودة في القسم السابق حول النمو المنفصل:

      يتم اشتقاق المعادلة أعلاه بنفس طريقة اشتقاق المعادلة المنفصلة بناءً على وقت التوليد. تذكر أن هذا نمو منفصل ، وسوف يتنبأ فقط بحجم السكان في فترات زمنية منفصلة (أو محدودة ، وهذا هو سبب استخدام الفواصل الزمنية المحدودة باسم l). إذا كانت الوحدة سنة واحدة ، فيمكنك التنبؤ بـ N بعد عام واحد ، أو عامين ، أو 3 سنوات ، وما إلى ذلك. ولا يتنبأ بالنمو بعد 1.5 عام.

      الآن ، يمكننا إيجاد العدد المتوقع للغزلان لمدة 15 عامًا في المستقبل إذا عرفنا عدد الغزلان الحالي و. إذا قمت بمسح حجم السكان الإناث في 200 ربيع واحد و 234 في الربيع التالي ، = 1.17 = 234/200 (اقرأ هذا حيث كان هناك 1.17 أنثى في الثانية لكل أنثى في المسح الأول). إذا افترضنا أن هذا ثابت واستخدم حجم المسح الثاني كـ N 0 (= 234) ، إذًا من المتوقع أن يكون حجم السكان الإناث في 15 عامًا 2،466. قليلا من النمو! أراهن أنك لم تتوقع أن يزداد عدد السكان أكثر من 10 مرات في وقت قصير جدًا بمعدل مضاعف محدود يصل إلى 1.17. إذا كان المعدل كبيرًا مثل 3 ، فإن تقدير حجم السكان هو 3،357،644،238. هذا صحيح - أكثر من 3 مليارات غزال من عدد سكان يبلغ 234 في 15 عامًا فقط (وهذه فقط الإناث!). احزر كم من الوقت سيستغرق الوصول إلى هذا الحجم باستخدام أول معدل ضرب محدود ، 1.17. هل هو أكثر من مائة عام أو أقل؟ إنها 105 سنة. حتى لو كانت صغيرة تؤدي إلى تنبؤات أعداد كبيرة من السكان. إذا استخدمنا 105 سنوات و = 3 ، فإن حجم السكان الإناث المتوقع هو 2.9 × 10 52 الغزلان. إذا كانت كتلة كل غزال 34 كجم (حوالي 75 رطلاً) ، فإن كتلة الغزلان في هذه المجموعة هي 1.0 × 10 54. ما هو حجم هذا الرقم؟ حسنًا ، تحتوي مجرتنا ، مجرة ​​درب التبانة ، على حوالي 400.000.000.000 (أربعمائة مليار) نجم فيها وكتلتها 4 × 10 41 كجم *. لذا فإن عدد الغزلان لدينا هو 2،600،000،000،000 (2.6 تريليون) ضعف كتلة مجرتنا. الكثير من لحم الغزال.

      * هذه هي كتلة مادة الضوء فقط.

      من الواضح أن لدينا مشكلة هنا. نحن بحاجة إلى إضافة بعض الواقع إلى الإسقاط. هناك العديد من الطرق للقيام بذلك وسنقوم بذلك عن طريق تعديل المعادلة المطورة للنمو في الوقت المستمر ، بدلاً من الوقت المنفصل ، الذي تم تطويره أدناه. يُطلق على التعديل اسم المعادلة اللوجيستية ويتم مناقشته في المحاضرة 11 مع مواد تكميلية في موقع ويب نمذجة النمو المعتمد على الكثافة.

      معدل النمو المحدود

      تتنبأ المعادلات أعلاه بحجم السكان في المستقبل. يمكننا أيضًا تحديد معدل النمو للسكان. تذكر أن الحرف اليوناني دلتا يستخدم للإشارة إلى & quothe التغيير في & quot بعض المتغيرات. نبدأ بمعادلة تتنبأ بـ در، عدد الأفراد الذين يموتون في فترة زمنية. سيكون هذا ناتجًا عن معدل الوفيات لكل فرد ، d ، حجم السكان ، Nر، ومقدار الوقت الذي يمر ، ر.

      يمكن استخدام نفس المنطق لتطوير معادلة عدد المواليد في نفس الوقت.

      لذلك ، يمكننا تحديد حجم السكان في الوقت T + 1 (N ر + 1 ) عن طريق إضافة العدد المولود إليه وطرح العدد الذي مات من حجم السكان الأولي (N ر ).

      نحتاج الآن إلى إجراء بعض الاستبدال وبعض إعادة الترتيب حتى نتمكن من تحديد معدل تغير المجتمع. البديل الأول لـ B ر و د ر .

      ثم يمكننا طرح N ر من كل جانب.

      على الجانب الأيسر ، لدينا الآن حجم السكان في الوقت t + 1 مطروحًا منه الحجم الأولي للسكان ، والذي يمكننا ترميزه بمفرده.

      بقسمة كلا الطرفين على t ، نحصل على ما يلي

      N / t هو التغير في حجم السكان لكل تغيير في الوقت ، أو معدل التغير السكاني. وبالتالي ، فإن المعادلة أعلاه تنص على أن معدل التغير السكاني يساوي الفرق بين معدلات المواليد والوفيات مضروبة في حجم السكان.

      لاحظ أن المعدل يعتمد على N ، والذي سيتغير بمرور الوقت. وبالتالي ، فإن معدل النمو يتغير مع مرور الوقت. مع زيادة N ، يزداد معدل النمو ، على الرغم من أن معدلات الولادة والوفاة الفردية (ب و د) لا تتغير. هذا يعني فقط أن المزيد من الأفراد ينتجون المزيد من الولادات والوفيات في وحدة زمنية واحدة ، وهذا أمر منطقي. ومع ذلك ، ما زلنا عالقين في التنبؤ بحجم السكان ومعدل النمو على فترات منفصلة. ننتقل الآن إلى استخدام الوقت المستمر ، حتى نتمكن من توقع كليهما في أي وقت نختاره في المستقبل.

      نموذج الوقت المستمر - النمو السكاني الأسي:

      عندما تتعامل مع كائنات حية لها أجيال متداخلة ، بحيث تحدث دائمًا حالات الولادة والوفيات بين السكان ، يلزم اتباع نهج مستمر. في الحالة المنفصلة ، أنت تتوقع حجم المجتمع على فترات منفصلة في المستقبل. على سبيل المثال ، إذا كنت تريد معرفة عدد بيض حشرة أحادية الفقس تفقس في الربيع المقبل ، فيمكنك توقع ذلك باستخدام النموذج المنفصل. لكن ، النموذج يقوم بالتنبؤات بزيادات سنة واحدة فقط ، وهو أمر منطقي ، حيث يتم وضع البيض الجديد مرة واحدة فقط كل عام.

      في النهج المستمر ، لا تتوقع حجم السكان أو معدل النمو على فترات منفصلة في المستقبل ، ولكن في أي وقت في المستقبل. سنحتاج إلى بعض حسابات التفاضل والتكامل من أجل هذا ، لكننا سنتناولها بمعادلة منفصلة أولاً. ابدأ بمعدل الزيادة المحدود (من أعلى).

      ماذا يحدث عندما يقل الفارق الزمني؟ يمكننا أن نجعل t أصغر وأصغر حتى يكاد لا يكون موجودًا ونشاهد التغيير في معدل نمو السكان. حد هذا الانخفاض هو 0 (لا يوجد وقت بين t + 1 و t) ويمكننا أن نسأل عما يحدث عندما نقترب من هذا الحد. لا يمكننا تغطية رياضيات النهايات هنا لأولئك الذين لم يكن لديهم دورة في حساب التفاضل والتكامل ، ولكن يمكننا القول أن الحد يرمز له على أنه dN / dt ، وهو ما يعادل الوقت المستمر N / t. بدلاً من اشتقاق هذا ، سنعرفه ، هكذا

      اقرأ هذا التعريف على النحو التالي: dN / dt هو حد N / t حيث تنخفض t إلى 0. من خلال القيام بذلك ، يمكننا الآن عرض b و d كمعدلات ولادة وموت لحظية وسنفترض أنها ثوابت (كما في السابق في الحالة المنفصلة) بحيث:

      بما أن b و d ثوابت ، فإن الاختلاف بينهما سيكون ثوابت ويمكننا أن نسمي هذا الاختلاف r بحيث r = b - d. يُطلق على r المعدل الجوهري للنمو السكاني ولاحظ أنه معدل فردي ، تمامًا مثل b و d. إذا استبدلنا r بـ b -d ، فسنحصل على المعادلة القياسية لمعدل التغير في عدد السكان المتزايد بشكل أسي (أو المتناقص - r يمكن أن يكون سالبًا!). كما ورد أعلاه في الحالة المنفصلة ، يعتمد معدل نمو السكان على قدرة الفرد على النمو في بيئة معينة (r) وحجم السكان. سيتغير عدد كبير من السكان أكثر من التجمعات الصغيرة.

      في هذه المرحلة ، من الضروري فهم معنى التعبير أعلاه. يعتمد الكثير من النمذجة التالية على تغيير هذه المعادلة بإضافة المزيد من المعلمات. هذه المعادلة لا تتنبأ بشكل مباشر بحجم السكان. dN / dt هو ملف معدل. إذا لم تكن قد رأيت هذا الترميز من قبل ، ففكر فيه على أنه التغيير في حجم السكان (N) خلال فترة زمنية قصيرة متناهية الصغر (t). على الرسم البياني لحجم السكان مقابل tmie ، فإن dN / dt هو منحدر الظل للمنحنى عند أي نقطة.

      يمكن أن يكون معدل النمو الجوهري موجبًا أو سالبًا أو صفرًا ، اعتمادًا على b و d. ماذا يعني إذا كان r موجبًا أم سالبًا أم صفرًا؟ تعني القيمة الموجبة أن عدد السكان أكبر في نهاية اللحظة منه في البداية (بغض النظر عن ضآلة الاختلاف) وبالتالي فإن عدد السكان يتزايد ويكون للخط المماس ميل إيجابي. تعني القيمة السالبة أن عدد السكان أصغر في النهاية ، لذا تصف القيم السالبة تناقص عدد السكان وسيكون لمماس المنحنى ميلًا سلبيًا. صفر يعني عدم وجود تغيير ، وبالتالي فإن عدد السكان ثابت والخط المماس أفقي. تتوافق هذه القيم مع & gt1 (عدد السكان المتزايد) ، 1 (عدد السكان الثابت) ، والقيم من 0 إلى & lt1 (تناقص عدد السكان) لـ R0.

      ال معدل الزيادة الجوهري من السكان يصف قدرة الفرد على التكاثر في بيئة معينة غير متغيرة. يمكن اعتباره صفة لهذا الفرد (وهذا هو السبب في أن الجوهر جزء من الاسم ، لأنه يعتمد على القدرة الذاتية للفرد) ، وبالنظر إلى أن جميع الأفراد في المجتمع لديهم نفس القدرات ، يمكن اعتبار ذلك شخصية من الأنواع. في الواقع ، نعلم أن الأفراد يختلفون ولكن يمكننا تجاهل هذا الاختلاف هنا ، لأننا نريد نموذجًا عامًا بمستوى التفاصيل اللازم فقط لفهم أولي لآليات النمو السكاني. لاحظ أن r هو أ ثابت في المعادلة ومستقلة عن حجم السكان.

      معادلة النمو الأسي

      حتى الآن ، حددنا معدل النمو الأسي لوقت مستمر ولكننا لم نطور المعادلة للتنبؤ بحجم السكان في وقت مستمر. ابدأ بمعادلة معدل النمو السكاني المشتق أعلاه.

      dN / dt = rN

      اجمع مصطلحات N من جانب واحد بأنفسهم وستحصل على:

      dN / N = rdt

      ادمج كلا الجانبين. إذا لم يكن لديك حساب التفاضل والتكامل ، فما عليك سوى اتباع هذه الخطوة.

      ln (N) + ج 1 = rt + c 2

      المصطلحان c هما ثوابت وسيختفي بنهاية الإجراء. في الواقع ، يمكننا تقليل عدد الثوابت إذا وضعناهما معًا في أحد طرفي المعادلة.

      ln (N) = rt + c 2 - ج 1

      يمكننا تجميع الثابتين في واحد جديد بتعريف c على أنه الفرق بين c2 وج1 (ج = ج2 - ج1) واستبداله في المعادلة.

      ln (N) = rt + c

      تخلص من مصطلح اللوغاريتم الطبيعي بأخذ مضاد كل جانب.

      N = البريد (RT + ج)

      تذكر أن جمع الأسس يشبه ضرب الحدود ، لذا يمكننا إعادة ترتيب الأسس.

      N = البريد ج ه RT

      الآن ، دعونا نتخلص من آخر ج. أنا أعول على النص لهذا الجزء الرائع من الجبر. عيّن معادلة الوقت 0 ، في البداية ، حتى نتمكن من إيجاد مجموعة البداية ، N0. هذا يجعل t في الأس يساوي 0

      ن 0 = هـ ج ه ص 0 = هـ ج ه 0

      الآن ، الأس بالكامل يساوي 0 وأي شيء للأس 0 يساوي 1 ، لذا فإن e 0 يصبح 1 ونحصل على:

      ن 0 = هـ ج

      الآن ، خذ النتيجة أعلاه واستبدل N0 بالنسبة لـ e c في المعادلة خطوتين أعلاه وتحصل على:

      ن ر = ن 0 ه RT

      لاحظ أننا قمنا أيضًا بتغيير N إلى Nر. هذا فقط لتوضيح أننا نتوقع حجم السكان (N) في وقت ما في المستقبل (t) بناءً على حجم السكان الحالي (N).0) وعامل النمو الأسي ، على سبيل المثال. هذه المعادلة هي المعادلة القياسية للتنبؤ النمو السكاني الأسي.

      1. لا الهجرة أو الهجرة.
      2. الثابت b و d (لذلك ، ثابت r).
      3. لا يوجد اختلاف بين الأفراد في الجينات أو الحجم أو العمر
      4. لا وقت متأخر
      • نر0 = البريد ر
      • نر0 = 2
      • البريد رت = 2
      • rt = ln (2)
      • ر = ln (2) / ص

      ربط النماذج المنفصلة والمستمرة

      يمكنك ربط النموذج المنفصل والنموذج المستمر إذا كنت تعرف R0 و تج (= وقت تكوين الفوج):

      تعني علامة التساوي المتعرجة أنها تقريبية. سنقبل هذا التقريب هنا ، لكن يجب أن تعلم أن هناك طريقة لحساب r بدقة أكبر. يصف جدول الحياة بدقة جدول المواليد والوفيات للسكان و معادلة أويلر (غير معروض هنا) يمكن استخدامه لحساب r بناءً على جدول الحياة.

      1. نمذجة نمو السكان هو مجال للدراسة في حد ذاته ، ولكن يمكننا إلقاء نظرة مبسطة عليه هنا. افترض أن الوقت المضاعف لسكان العالم كان 45 عامًا (ليس تقديرًا سيئًا). ما هو ص من البشر؟ إذا كان عدد سكان العالم الحالي 6.4 مليار ، فما هو حجم السكان المتوقع في عام 2020؟
      2. رقعة من الحشائش في حديقتك تزيد من حجمها بنسبة 10٪ كل عام. ما هو الوقت و الوقت المضاعف؟
      3. يمكنك قياس عدد المليلتر من الطفيلي الأولي في دم شخص مصاب كل أربع ساعات وتحصل على: 10 و 16 و 34 و 42 و 81. ارسم اللوغاريتم الطبيعي لحجم السكان باستخدام برنامج Excel وتناسب خط مع نقاط البيانات لتقدير ص. سيتعين عليك تحديد معلمة الخط التي تمثل r.

      Fenchel، T. 1974. المعدل الجوهري للزيادة الطبيعية: العلاقة مع حجم الجسم. Oecologia 14: 317-326.


      منحنيات النمو السكاني

      يوضح هذا النشاط كيف يمكن أن تنمو المجموعات السكانية في بيئات محدودة.في حين أنه من الممكن إجراء مختبرات رطبة أو عمل ميداني لمعرفة نمو السكان باستخدام هذا النموذج ، يمكن للطلاب فهم سريع لمفهوم القدرة الاستيعابية والطريقة التي ينمو بها السكان عندما تكون مواردهم وفيرة وعندما يزداد معدل الوفيات ، مثل السكان اقترب من القدرة الاستيعابية للبيئة.

      وصف الدرس

      سؤال إرشادي

      كيف سيكون معدل المواليد في حالة عدد قليل من السكان وفي عدد كبير من السكان؟

      كيف سيكون معدل الوفيات في السكان الذين لديهم الكثير من الموارد؟

      إذا كان هناك الكثير من التنافس على الموارد ، فما هو تأثير ذلك على معدل الوفيات؟

      النشاط 1 - نمذجة النمو السكاني

      يستخدم هذا النشاط Scratch لنمذجة منحنى النمو السكاني السيني (على شكل s) باستخدام كائن خلية مفرد ، على سبيل المثال. خميرة.

      الكائن الحي قادر على الانقسام عن طريق التكاثر الجنسي وتبدأ المحاكاة دائمًا بكائن حي واحد.

      يمكنك التحكم في ثلاثة متغيرات:

      • الولادة ، سرعة التكاثر (وحدات عشوائية)
      • الوفيات واحتمال موت خلية الخميرة
      • سعة الحمل ، عدد الخلايا التي يمكن أن تحافظ عليها البيئة داخل الزجاجة.

      يعتمد معدل النمو على حجم السكان ومعدل المواليد ومعدل الوفيات.
      لاحظ أن السكان يمكن أن يتجاوزوا هذه القدرة مؤقتًا ، ولكن في هذه المرحلة تموت بعض الكائنات الحية قبل أن تتكاثر ، مما يقلل من عدد السكان. (رابط إلى مشروع Scatch هذا على موقع MIT)

      نقاط الملخص

      • في بيئة غير محدودة عندما يكون عدد السكان منخفضًا ، يحدث نمو أسي للسكان.
      • عندما يصل حجم السكان إلى القدرة الاستيعابية لبيئتها ، يتباطأ معدل النمو.
      • تمنع العوامل المحددة النمو غير المحدود للسكان ،
        • السيطرة من أسفل إلى أعلى على تكاثر الطحالب بسبب نقص العناصر الغذائية و
        • السيطرة من أعلى إلى أسفل على الطحالب عن طريق العواشب

        النشاط 2 - تجربة نمو عشبة البط

        قم بإجراء التجربة الموضحة في ورقة عمل تجربة النمو السكاني لعشب البط.

        النشاط 3 - أسئلة أسلوب IB حول منحنيات النمو السكاني.

        ملاحظات المعلم

        النشاط 1 هو مقدمة لمفاهيم الولادة والوفيات ، وكذلك القدرة على التحمل. يمكن للطلاب تعديل الرسوم المتحركة Stratch الخاصة بمجموعة الخميرة. تسمح أشرطة التمرير بإجراء تغييرات على نموذج السكان. في الغالبية العظمى من الإعدادات ، يتم إنتاج منحنى نمو على شكل حرف s.

        تأخذ ورقة العمل المرفقة بهذا النشاط الطلاب من خلال نشاط تمهيدي ، ولكن هناك المزيد ممكن ويمكن تكييفه ليناسب الفصل. يمكن استخدام هذه المحاكاة لجمع البيانات لاستخدامها في الرسوم البيانية حيث يمكن تصدير قوائم السكان في النهاية.

        لا يوجد ذكر للهجرة أو الهجرة في هذه الأنشطة ، وهذه المصطلحات مذكورة في دليل البكالوريا الدولية.

        النشاط 2 هو مختبر رطب يستغرق 5 أسابيع. يستغرق الإعداد بضع دقائق فقط ويمكن إكماله خلال الدرس الذي تضمن النشاط 1 أو النشاط 3.

        النشاط 3 عبارة عن مجموعة قصيرة من أسئلة تحليل بيانات نمط البكالوريا الدولية حول النمو السكاني والقدرة الاستيعابية.
        هناك بعض منحنى النمو على شكل حرف S - أسئلة أسلوب IB - إجابات نموذجية هنا.

        فيما يلي بعض الروابط الإضافية التي قد تكون مفيدة في تكييف الأنشطة.

        & مثلديناميات السكان من طحلب البط، & اقتباس من نشاط من Access Excellence تبادل الأنشطة بواسطة ترومان هولتزكلو ، مدرسة سكرامنتو الثانوية ، ساكرامنتو ، كاليفورنيا


        شاهد الفيديو: رسم هرم السكان وتحليله (شهر اكتوبر 2022).