Was verhindert Raubtierüberbevölkerung?

Nein, ich glaube nicht, dass Autoregulierung viel in der Populationsgröße von Raubtieren erklärt. Die Gruppenselektion mag eine solche Autoregulierung erklären, aber ich glaube nicht, dass sie für diese Diskussion von erheblicher Bedeutung ist.

Die kurze Antwort ist, wie @shigeta sagte

[Raubtiere] neigen dazu zu verhungern, da es zu viele sind!

Um besser zu verstehen, was @shigeta gesagt hat, werden Sie daran interessiert sein, verschiedene Modelle von Beute-Raubtier- oder Verbraucher-Ressourcen-Interaktionen zu verstehen. Zum Beispiel beschreiben die berühmten Lotka-Volterra-Gleichungen die Populationsdynamik von zwei koexistierenden Arten, von denen eine die Beute und die andere ein Raubtier ist. Lassen Sie uns zuerst einige Variablen definieren…

• $x$: Anzahl der Beutetiere
• $y$: Anzahl der Raubtiere
• $t$: Zeit
• $\alpha$,$\beta$,$\xi$und$\gamma$sind Parameter, die beschreiben, wie eine Art die Populationsgröße der anderen beeinflusst.

Die Lotka-Voltera-Gleichungen lauten:

Sie können zeigen, dass die Matrix für diese Gleichungen für einige Parameter einen komplexen Eigenwert hat, was bedeutet, dass das Langzeitverhalten dieses Systems zyklisch ist (periodisches Verhalten). Wenn Sie solche Systeme simulieren, werden Sie sehen, dass die Populationsgrößen der beiden Arten wie folgt schwanken:

wobei die blaue Linie die Raubtiere und die rote Linie die Beute darstellt.

Darstellung der gleichen Daten im Phasenraum, d. h. mit der Populationsgröße der beiden Arten auf Achsen$x$und$y$du erhältst:

wobei die Pfeile die Richtung angeben, in die sich das System bewegt. Wenn die Populationsgröße der Raubtiere ($y$) erreicht dann 0 (Aussterben).$\frac{dx}{dt} = x(\alpha - \beta y)\space$wird$\frac{dx}{dt} = x\alpha \space$(welche allgemeine Lösung ist$x_t = e^{\alpha t}x_0$) und daher werden die Populationen von Beutetieren exponentiell wachsen. Wenn die Populationsgröße der Beutetiere ($x$) erreicht dann 0 (Aussterben).$\frac{dy}{dt} = -y(\gamma - \xi x)\space$wird$\frac{dy}{dt} = -y\gamma \space$, und daher wird die Population der Raubtiere exponentiell abnehmen.

Nach diesem Modell lautet Ihre Frage eigentlich: Warum sind die Parameter$\alpha$,$\beta$,$\xi$und$\gamma$nicht so "eingestellt", dass Raubtiere das Aussterben von Beutetieren (und damit ihr eigenes Aussterben) verursachen? Man könnte äquivalent die entgegengesetzte Frage stellen? Warum entwickeln sich Beutetiere nicht, um Raubtieren zu entkommen, sodass die Population der Raubtiere erdrückt wird?

Wie gezeigt, benötigen Sie kein komplexes Modell, um die Koexistenz von Raubtieren und Beutetieren zu ermöglichen. Du könntest dein Modell in einem anderen Beitrag etwas genauer beschreiben und fragen, warum in deinem Modell die Beutetiere immer aussterben. Aber es gibt unzählige Möglichkeiten, Ihr Modell realistischer zu machen, z. B. das Hinzufügen von räumlichen Heterogenitäten (z. B. Versteckmöglichkeiten, wie von @AudriusMeškauskas vorgeschlagen). Man kann auch andere trophische Ebenen, stochastische Effekte, variierenden Selektionsdruck im Laufe der Zeit (und andere Arten der ausgleichenden Selektion), alters-, geschlechts- oder gesundheitsspezifische Sterblichkeitsrate aufgrund von Prädation berücksichtigen (z. B. Raubtiere können bevorzugt junge oder kranke Tiere angreifen), mehrere konkurrierende Arten usw.

Ich möchte auch über andere Dinge sprechen, die in Ihrem Modell von Interesse sein könnten (bei zweien müssen Sie evolutionäre Prozesse in Ihrem Modell zulassen):

1) Linienauswahl : Raubtiere, die zu viel fressen, verschwinden am Ende, weil sie das Aussterben ihrer Beute verursacht haben. Diese Hypothese hat nichts mit einer Art Selbstregulierung zum Wohle der Arten zu tun. Natürlich benötigen Sie in Ihrem Modell mehrere Arten von Raubtieren und Beutetieren. Diese Art von Hypothesen wird normalerweise als sehr unwahrscheinlich angesehen, dass sie irgendeine Erklärungskraft haben.

2) Life-Dinner-Prinzip . Während der Wolf nach seinem Abendessen rennt, rennt der Hase um sein Leben. Daher gibt es einen höheren Selektionsdruck auf die Kaninchen, was dazu führt, dass die Kaninchen im Durchschnitt etwas schneller laufen als Wölfe. Dieser Evolutionsprozess schützt die Kaninchen vor dem Aussterben.

3) Sie können überlegen..

• mehr als eine Art von Beutetieren oder Raubtieren
• ökologische Heterogenität
• Teilweise Überlappung der Verbreitungsgebiete zwischen Räubern und Beutetieren
• Wenn eine Art fehlt, verhält sich das Modell wie ein Exponentialmodell. Möglicherweise möchten Sie ein Modell des logistischen Wachstums für jede Art erstellen, indem Sie Folgendes einbeziehen$K_x$und$K_y$die Tragfähigkeit für jede Art.

• Hinzufügen eines Raubtiers (oder Parasiten) zu den interessierenden Raubtierarten

  ... und Sie könnten sehr unterschiedliche Ergebnisse erhalten.

Die Antwort von Remi.b ist ausgezeichnet, und dies sollte als Ergänzung dazu genommen werden:

Es ist möglich, dass Ihre Simulation korrekt ist

Die Lotka-Volterra-Gleichungen sind ein sogenanntes deterministisches Modell und beschreiben (etwas vereinfacht) das Verhalten von Räuber-Beute-Systemen in großen Populationen . Kleine Populationen unterliegen dem, was als stochastisches Aussterben bekannt ist - wenn sich die Räuber- und Beutekurven ihrem Minimum nähern, können sie Populationen von weniger als 1 vorhersagen, die in Wirklichkeit entweder 0 oder 1 sind, und wenn sie 0 sind ... na ja, jemand ist ausgestorben.

Wahrscheinlich handelt es sich bei Ihrer Simulation um eine kleine Population, und wenn es sich um eine Simulation und nicht um einen Kalkül handelt, sollten Sie diese stochastischen Effekte sehen (um sicher zu sein - wenn Ihre Simulation ganzzahlige Tiere und keine kontinuierlichen Tiere verfolgt und der Zufall zufällig ist beteiligt, das wird etwas sein, worüber Sie sich Sorgen machen müssen).

In einem ähnlichen Modell, mit dem ich gearbeitet habe, ist das eine ziemlich einfache Anpassung eines LV-Modells, das deterministisch zu einem stabilen System wie in Remi.bs Bild führen sollte, bei dem die Raubtiere in 20% der Fälle aussterben und die Beute 80% der Zeit.

Eine der möglichen Anpassungen dieser mathematischen Modelle besteht darin, einen „Versteckplatz“ einzuführen, wodurch einige (kleine) Prozent der Beutepopulation für Raubtiere nicht zugänglich (oder viel schwieriger zugänglich) werden. Nachdem die Anzahl der Raubtiere durch Hunger abnimmt, sind Beuteindividuen außerhalb des "Versteckplatzes" relativ sicherer und können über diese Grenze hinauswachsen, bevor die Zahl der Raubtiere wieder zunimmt.

Sie müssen Ihrer Simulation Glockenkurven hinzufügen. Die wichtigste zu simulierende Kurve ist die Ernährungsqualität der Beute, obwohl es noch viel mehr zu kurven gibt, wie Geschwindigkeit und Männlichkeit für Beute und Raubtiere. Die Natur verwendet viele Glockenkurven, also müssen sie für etwas gut sein, wie zum Beispiel die harten Auswirkungen des reinen exponentiellen Wachstums zu mildern. Ich vermute, je mehr Bell-Kurven Sie implementieren, desto stabiler werden Ihre Populationen.

Wenn der Nahrungswert Ihrer Beute alle gleich ist, gibt es keinen Grund für Ihre Raubtiere, nicht auch das letzte zu fressen. Das mache ich mit einem Teller voller Lebensmittel, alle gleich lecker und mit so viel Überschuss, dass all das schlechte Essen in den Müll geworfen werden kann. Probleme entstehen, wenn Sie gezwungen sind, den Müll zu essen, weil es nichts anderes zu essen gibt.

Lasst uns unsere Beute von allen 3 Seiten der Kurve essen. Wenn wir von der schwächsten und am leichtesten zu fangenden linken Seite fressen, wird die Beutepopulation stärker und widerstandsfähiger gegen das Raubtier. Wenn wir am häufigsten oben fressen, prallt die Beute schneller ab. Wenn wir von den begehrtesten auf der rechten Seite essen, hat die schnelle Verringerung der Qualität (aber nicht der Potenz) der Beutepopulation schwerwiegende negative gesundheitliche Folgen für die Raubtiere. Beachten Sie, wie jede Richtung, in die wir essen, die notwendige Korrekturmaßnahme gegen das Raubtier als Reaktion hat. Aufgrund der wilden Zufälligkeit der Genetik kann sich die schwache Population immer wieder in ihrer Qualität erholen, wenn der räuberische Druck nachlässt. Sieht so aus, als hätte die Natur das auch nicht vermasselt.

Ein einfaches Beispiel ist die menschliche vs. pflanzliche Nahrungsversorgung. Die Bevölkerung sollte ohne Nachteile steigen, da wir immer mehr Lebensmittel produzieren, und das würde es, wenn die Qualität gleich bleiben könnte. Die Bevölkerung wächst zwar, aber weil die Ernährungsqualität immer weiter abnimmt, nimmt der Schaden in zahlreichen Gesundheits- und Bevölkerungsdiagrammen rapide zu.

Wenn Pflanzen gezwungen sind, mit dem Wenigen auszukommen, das sie haben, sind Sie gezwungen, mit dem Wenigen auszukommen, das sie bieten.

Dies läuft auf einen Hauptgrund hinaus: Wettbewerb.

Tiere teilen im Allgemeinen nicht gerne Ressourcen mit direkten Konkurrenten, aber diese Gewalt um Nahrung, Territorium und im Fall von innerartlichen Beziehungen um Zuchtrechte scheint umso extremer zu sein, je höher man in der Nahrungskette steht.

Ein hervorragendes Beispiel dafür sind Pumas. Ein dominanter Kater in Montana zum Beispiel herrscht über ein Gebiet, das leicht hundert Quadratmeilen überschreiten kann. Dieses Territorium ist um ein Vielfaches größer als das, was er benötigt, um sich selbst zu ernähren, also warum ist es so groß? Ganz einfach: Zuchtrechte. Innerhalb der Grenzen seines etwa hundert Quadratmeilen großen Territoriums befinden sich Ländereien, die auch von zwei oder drei Weibchen und den Jungen genutzt werden, die er mit ihnen gezeugt hat. Andere Tom Cougars betreten ihn auf eigene Gefahr, da er mehr als glücklich wäre, sie zu verjagen oder zu töten. Das gleiche Schicksal trifft jeden seiner Söhne, die die Reife erreichen, sodass sie sich entweder in unbekannte Länder zerstreuen oder bei dem Versuch sterben. Infolgedessen sterben bei den meisten Arten auf natürliche Weise häufig Männchen, die sich ausbreiten.

Weibchen verteidigen auch ihr Territorium, aber da es für sie nicht vorteilhaft ist, mehrere potenzielle Brutpartner zu haben, sind ihre Ländereien nicht annähernd so groß (vielleicht vierzig Quadratmeilen oder kleiner), gerade groß genug, um sie und ihre Nachkommen sicher und gut zu ernähren mit all den Hirschen, Elchen, Kojoten und / oder Dickhörnern, die sie zusätzlich zu kleinerer Beute benötigen. Weibliche Nachkommen, die sich zerstreuen, haben es leichter als ihre Brüder, Gebiete zu finden, und es ist weniger wahrscheinlich, dass sie sich aufgrund dieser Tatsache weit zerstreuen.

Um Ihre Frage zu beantworten: Raubtiere regulieren ihre Populationen selbst, oft gewaltsam. In einem stabilen Ökosystem gibt es genug von ihnen, um ihre Beute in Schach zu halten, aber aufgrund von Immobilien, Brutrechten und Interaktionen mit anderen räuberischen Arten werden sie einfach nicht überbevölkert.

Was Sie übersehen, ist, dass nicht alle Beutetiere gleich leicht zu fangen sind. Die alten, kranken Tiere, die an exponierten Orten leben, sind viel einfacher zu fangen als junge, gesunde und an gut geschützten Orten lebende Tiere. Wenn das Raubtier das leichte Fleisch fängt, wird es für das Raubtier immer schwieriger, eine Mahlzeit zu bekommen.

Wenn ich dies in einer der anderen Antworten übersehen habe, entschuldige ich mich, aber ich glaube nicht, dass jemand eine sehr relevante Tatsache über einige Raubtiere erwähnt hat, die sich zu einem bestimmten Zeitpunkt direkt auf ihre Populationen auswirkt. Tatsache ist, dass Wölfe und wahrscheinlich andere Raubtiere, die in Rudelgruppen leben, nur dem Alpha-Männchen und -Weibchen erlauben, sich zu paaren. Dies schränkt offensichtlich die Anzahl der jährlich geborenen Nachkommen stark ein und macht das Rudel anfällig für Katastrophen, wenn einem oder beiden Alphas etwas zustößt. Diese Art der Selbstregulierung ist unabhängig von der Nahrungsverfügbarkeit und funktioniert daher sowohl in Jahren des Überflusses als auch in Hungersnöten.