Детерминированный хаос в экологии

Alexy · ноября 02, 2010, 15:14:19

Детерминированный (он же динамический) хаос - это когда малое изменение начального условия со временем приводит к сколь угодно большим изменениям динамики системы (в отсутствие всяких посторонних случайных влияний!)

Более менне понятно и с удобопонимаемыми рисунками появление детерм хаоса в весьма простой ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ системе (логистическом отображении, задаваемом простой формулой Xn+1=RXn(1-Xn)) описано ТУТ
Ещё о детерм хаосе можно почитать Анищенко  в сорос журн или лучше почти то же самое здесь
Фильмец про это

А теперь предлагаю перенести сюда обсуждение, начатое Observerom в Теме про "Ниши и нейтральность..."

Alexy · ноября 02, 2010, 15:50:40

Цитата: observer от ноября 01, 2010, 10:29:00Alexy, для понимания эволюции вполне достаточно простой дихотомии "жизнеспособный-нежизнеспособный". Тем более, что сама идея степеней "жизнеспособности" ("приспособленность") тех или иных формы в составе биоособщества крайне сомнительна - ведь они качественно разноородны. Как шутят экономисты, что полезней - вафли или туфли?

Можно придумать и другую аналогию - что полезнее, нормальные туфли, туфли, которые всё-таки можно носить раз в 2 дня (а если чаще, то ноги натрутся до ран), или туфли, которые уже за одну получасовую прогулку сотрут ноги до ран?
Но давайте оставим аналогии, они - не доказательства!

Вы бы могли привести ссылки на работы, где мат или компьютерным моделированием показывается,
что в серии одинаковых опытов с допустим 10-ю или 50-ю конкурирующими за один и тот же ресурс видами, которые имеют несколько разные "жизнеспособности" но равные количества особей вначале опыта,
частота вытеснения определенным видом всех других видов не зависит от его "жизнеспособности" (как Вы утверждали)?

Или может есть аналогичные результаты моделирование ещё более сложных систем?

observer · ноября 03, 2010, 10:38:29

Alexy, необходимо видеть, что биосообщество устроено совсем не так, как 2-полая популяция. В биосообществах взаимодействуют (трофические связи - и не только) качественно неодинаковые формы живого. Бактерии, простейшие, растения, грибы, животные... Качественно неодинаковые - вафли и туфли. А не туфли разных размеров - как в 2-полых популяциях.
Конкуренция разнородных сущностей, скованных цепями трофических связей; нечто совершенно особенное. Как тут говорить об индивидуальной "приспособленности" тех или иных форм? Здесь совсем иной подход: нелинейное взаимодействие множества активных сущностей порождает динамический хаос. А в хаосе проступает своего рода порядок: разнообразие форм самопроизвольно стягивается к "странному аттрактору". Который экологи называют био(гео)ценозом.
Подход с позиций динамического хаоса позволяет понять, почему биосфера состоит из множества "островов"-биоценозов? Как формируется их конфигурация и видовой состав? Отчего те или иные формы, еще недавно вполне "жизнеспособные", вдруг выталкиваются из состава биосообщества? И вместе с тем, позволяет не задаваться пустыми вопросами о "приспособленности" неодинаковых форм в экосистеме. Многие вопросы попросту "отсыхают".

PVOzerski · ноября 03, 2010, 11:10:12

2observer:
Вы о явлении полового диморфизма что-нибудь, кроме самых общих положений, слыхали? О том, что там различия идут далеко за рамки функций в размножении? Это не "туфли разных размеров" - это туфли и носки - у каждых свои функции, но ноге требуются и те, и другие. Во многовидовом сообществе - то же самое. Принципиальная разница в другом - у популяции (размножающейся половым путем - причем вовсе не обязательно двуполой, годятся и гермафродиты-"перекрестники") все генетические программы, обуславливающие свойства "носков" и "туфель", хранятся в едином генофонде и при этом постоянно перетасовываются - а в случае многовидовой системы генофонды популяций относительно автономны и воздействуют друг на друга, как правило, опосредованно - через взаимодействия фенотипов (или, точнее, популяционных "метафенотипов") и все тот же отбор.

Откуда Вы взяли представление о том, что "биосфера состоит из множества "островов"-биоценозов"? Почитайте про биогеохимические циклы, особенно про большие газовые круговороты - Вы увидите, что важнейшие процессы, поддерживающие жизнь на Земле, общи (не по механизмам, а по масштабу) чуть ли не для всех экосистем. Еще о континуальности растительного покрова - например, у Миркина. Ну, устарели или оказались ошибочными некоторые взгляды Сукачева - при всем неподдельном к нему уважении. А Вы все на его биогеоценозы ссылаетесь - которые к водным экосистемам вообще отношения не имеют, да и на суше выявляются не везде.

Alexy · ноября 03, 2010, 16:34:55

Цитата: observer от ноября 03, 2010, 10:38:29Alexy, необходимо видеть, что биосообщество устроено совсем не так, как 2-полая популяция...
Конкуренция разнородных сущностей, скованных цепями трофических связей; нечто совершенно особенное. Как тут говорить об индивидуальной "приспособленности" тех или иных форм?

Напомню, что Вы ранее (и очевидно верно) отмечали, что в двуполой популяции индивидуальная приспособленность тоже не может быть точно определена

observer · ноября 03, 2010, 16:44:39

PVOzerski, об чем спор? Ну разумеется, половой диморфизм - левая и правая туфли. Неужели разнообразие фенотипов (генотипов) в 2-полой популяции хоть близко стоИт к разнообразию форм в хорошем биосообществе? Еще раз о том, что вы прекрасно знаете: бактерии, простейшие, растения, грибы, животные. Плюс вирусы...
Два совершенно разные типа (тесно увязанных) систем: в основном репродуктивные связи - в основном трофические. Однако и та, другая - системы. Со всеми вытекающими... Весьма неодинаковыми.

observer · ноября 03, 2010, 16:47:06

Alexy, не хочу работать с индивидуальными "приспособленностями", поскольку в тесно увязанных (да еще и хаотических) системах они натуральная фикция. Попросту не нужны. Тогда как наука занимается реалиями.

Alexy · ноября 03, 2010, 17:00:20

Давайте всё-таки перейдем от обсуждения ненадежных аналогий (про туфли и др) к более точным вещам

Цитата: observer от ноября 03, 2010, 10:38:29Подход с позиций динамического хаоса... позволяет не задаваться пустыми вопросами о "приспособленности" неодинаковых форм в экосистеме

Замечу, что динамический хаос "порождается" и в моделях с "приспособленностями"!

Но раз не хотите пользоваться "инд приспособленностями", то
давайте в модели зададим аллели и меры влияния каждой комбинации аллелей на разные параметры жизнедеятельности - длительность жизни, число потомства, успешность охоты на ту или иную жертву, успешность борьбы с конкурирующим хищником и т п?(Если рассматривается мало локусов, то комбинаций не так много)

И может Вы сможете привести ссылки на работы, где мат или компьютерным моделированием показывается,
что в серии одинаковых опытов с допустим 10-ю или 50-ю конкурирующими за одни и те же ресурсы видами, которые имеют разные комбинации аллелей, но равные количества особей вначале опыта,
частота вытеснения определенным видом всех других видов не зависит от его аллелей?

observer · ноября 04, 2010, 10:09:37

Alexy, ну е-мое, все в нашем мире бушующем, конечно же, имеет свои причины. Имеет. К сожалению, далеко не все причины прослеживаются - в принципе! В системах
динамического хаоса все детерминировано, а вот поди ж ты... Само собой, генные аллели сказываются и т.п. Однако прослеживать их влияние бесполезно. То есть,
прослеживать можно - хоть до потери сознательности. Проследить нельзя, вот в чем драма.
Не научное занятие, поскольку наука говорит о хаотических системах то-то и то-то. Надо искать в реальности то, что в реальности можно обнаружить, проследить,
обсчитать и т.д. Но не следует заниматься охотой на призраков и фантомов. Вот и все.

Alexy · ноября 04, 2010, 20:12:23

Раз Вас волнует, что "далеко не все причины прослеживаются - в принципе" и Вы считаете, что "надо искать в реальности то, что в реальности можно обнаружить, проследить, обсчитать и т.д.", то Вы очевидно не считаете мат и комп моделирование полезным в данном случае?
Так это "изучением реальности" было показано, что "ясен пень: выбраковка форм живого из биосообщества вполне случайна", и что "общетеоретическое видение таково, что даже о вероятностях говорить невозможно". Дайте ссылки н эти исследования?

василий андреевич · ноября 05, 2010, 12:49:49

Алексей, в последней реплике - это классный аргумент. А существуют ли модели, стремящиеся показать влияние процесса "детерминации" хаоса, на процессы, идущие в обратную сторону? Допустим такого типа. Выбраковка форм подчинена какому-то алгоритму. А модель запрещает "зияющую" вакансию. Так как может вести себя эта, так сказать, дырка в экосистемном бублике, что бы уберечь всю систему от прогрессирующего вырождения в хаос?

Alexy · ноября 06, 2010, 10:54:01

Цитата: василий андреевич от ноября 05, 2010, 12:49:49процесса "детерминации" хаоса

А что Вы подразумеваете под процессорм "детерминации" хаоса?
Просто появление хаоса при изменении какого-то параметра системы?
Или какой-то особый процес?

василий андреевич · ноября 06, 2010, 11:59:53

Если допустить, как генеральную причинность, следование систем в сторону деструкции, то совершенно очевидно, что это процесс распада от в принципе непредсказуемых флуктуаций. Но "амплитуда" непредсказуемости, может быть выражена как произведение неопределенности энергетики на неопределенность протяженности (dT dx=const). Следовательно, в общих чертах предсказуема последовательность самго процесса рарушения, как детерминированного. А предсказуемость разрушения - это предсказуемость эволюции энергетики среды, в которой происходит деградация. Таким образом мы вполне можем составить некий алгоритм высвобождения энергии, как пространственно-временную структуру. А куда деваться такой квазиструктуре, если не упаковываться согласно образующимся вакансиям, выдавая "отбросы" в виде налога на энтропию.

Цитата: observer от ноября 04, 2010, 10:09:37
прослеживать можно - хоть до потери сознательности. Проследить нельзя, вот в чем драма.

Проследить, действительно, нельзя (в конкретной ситуации присутсвует непредсказуемость факторов), но программировать можно.

Alexy · ноября 11, 2010, 22:27:02

ЦитироватьЕсли допустить, как генеральную причинность, следование систем в сторону деструкции, то совершенно очевидно, что это процесс распада от в принципе непредсказуемых флуктуаций

Экологическая система открытая, а Ваш вывод про разрушение следует из 2 начала термод, если бы это была замк система
Или этот вывод не из 2 начала идет? Тогда откуда?

василий андреевич · ноября 12, 2010, 09:44:47

Вы совершенно правильно меня поняли, говоря о втором начале, как основополагающем. Но что бы не пугаться введения замкнутой системы достаточно ввести понятие ее условной обособленности. В эту систему обязательно входит среда-поставщик упорядоченной энергии в виде пищи и среда-утилизатор "тепловых" отходов. Единственное к чему я призываю - это не надо трактовать второе начало исключительно, как тенденцию к тепловому року рассеяния всего и вся. Расширение системы путем вовлечения в нее всё новых уровней организации, которые ведут к внутреннему разнообразию взаимодействия - этого одного достаточно, что бы система прогрессировала с повышением энтропии. Другое дело, что всякая выделенная система в конце концов деградирует и вымирает, порождая внутри себя задолго до "смерти", своего "могильщика" в виде новообразования. Вот с этим процессом прогрессирующего вымирания и необходимо разбираться на уровне системы или на уровне генома.