Ich studiere die allgemeine Verwendung von Modellen in der Biologie in Bezug auf Methodik, Anwendungen, Nützlichkeit usw. und würde mich sehr über Empfehlungen einiger spezifischer Beispiele von Modellen aus allen Bereichen der Biologie freuen. Einige Beispiele sind das logistische Wachstumsmodell oder das Lotka-Volterra-Beute-Raubtier-Modell.
Es wäre schön, wenn Sie kurz erklären könnten, wofür das Modell verwendet wird und warum Sie es für einen interessanten Fall halten, und eine Referenz für weitere Studien angeben könnten.
Auch jede Empfehlung von Büchern zur Modellentwicklung und anderen Metamodellfragen in der Biologie ist sehr willkommen. Danke schön.
Biologie ist ein großes Wissensgebiet! Da Sie Beispiele aus der Populationsbiologie (logistisches Bevölkerungswachstum und Lotka-Voltera-Modelle) nennen, gehe ich davon aus, dass Sie sich hauptsächlich für Ökologie und Evolution interessieren.
Für analytische Modelle, die in Ökologie und Evolution verwendet werden, empfehle ich das Buch A Biologist's Guide to Mathematical Modeling in Ecology and Evolution von Otto und Day. Das Buch setzt beim Leser ein relativ geringes mathematisches Wissen voraus und führt den Leser durch die meisten der bekanntesten Modelle in Ökologie und Evolution, ihre Analyse und Interpretation. Die mathematischen Werkzeuge, die in diesem Buch verwendet werden, umfassen lineare Algebra, Gleichgewichtsanalyse, Analyse des zyklischen Verhaltens, Markov-Kette und insbesondere. Geburts-Tod-Prozesse, Diffusionsgleichungen, Wahrscheinlichkeitstheorie und stochastische Modelle, Näherungstheorie, Klassenstrukturmodelle (Leslie-Matrix und mehr) und Trennung von Zeitskalen unter anderem.
Für hauptsächlich theoretische Bücher zur Populationsgenetik werfen Sie bitte einen Blick auf den Beitrag Bücher zur Populations- oder Evolutionsgenetik? .
Wenn Sie über das Lotka-Voltera-Modell sprechen, finden Sie eine Einführung in dieses Modell im Beitrag Was verhindert Raubtierüberbevölkerung? .
Ein schönes Modell, um als Beispiel das Hodgking-Huxley-Modell zu verwenden , das den Strom durch eine Nervenfaser bei einer bestimmten Membranspannung beschreibt. Dieses Modell beschreibt die Natrium- und Kaliumströme, die die Grundlage des Aktionspotentials bilden.
Einige Merkmale dieses Modells sind:
Dieses Modell erklärt die Membranströme durch die Aktivierung „geladener Teilchen“ in der Membran, die den Durchgang von Ionen (K+ und Na+) ermöglichen. Später wurde entdeckt, dass es in der Membran Na+- und K+-Kanäle gibt, die diese Ströme transportieren (im ursprünglichen Modell gab es keine Hinweise auf die molekularen Komponenten dieser Kanäle).
Das Modell kann das Aktionspotential von Neuronen reproduzieren.
Das Modell sagt die Existenz von "geladenen Teilchen" in der Membran voraus, die sich bewegen müssen, bevor sich der Kanal öffnet, sogenannte Gatterladungen. Da sich diese Partikel von einer Seite der Membran zur anderen bewegen, erzeugen sie einen kleinen transienten Strom (" Gating-Ströme "). Diese wurden tatsächlich 20 Jahre nach dem Vorschlag dieses Modells gemessen.
Dies ist ein großartiges Modell, weil es mathematisch und physikalisch das Verhalten von Neuronen beschrieb und auch mehrere Eigenschaften vorhersagte, die später beliebt waren.
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