Физический смысл уравнений
Модель Лотки-Вольтерры делает ряд предположений об окружающей среде и эволюции популяций хищников и жертв:
1. Хищная популяция всегда находит достаточно пищи.
2. Продовольственная обеспеченность популяции хищника полностью зависит от размера популяции жертвы.
3. Скорость изменения численности населения пропорциональна его численности.
4. В ходе этого процесса окружающая среда не меняется в пользу одного вида, и генетическая адаптация не имеет существенного значения.
5. Хищники обладают безграничным аппетитом.
Поскольку используются дифференциальные уравнения, решение является детерминированным и непрерывным. Это, в свою очередь, означает, что поколения как хищника, так и жертвы постоянно пересекаются.
Добыча
Когда умножается, уравнение добычи становится
dx/dt = αx - βxy
Предполагается, что добыча имеет неограниченный запас пищи и размножается экспоненциально, если только она не подвержена хищничеству; этот экспоненциальный рост представлен в приведенном выше уравнении термином αx. Предполагается, что скорость хищничества на добыче пропорциональна скорости, с которой встречаются хищники и добыча; это представлено выше в виде βxy.Если либо x, либо y равно нулю, то хищничества быть не может.
С помощью этих двух терминов приведенное выше уравнение можно интерпретировать следующим образом: изменение численности добычи определяется ее собственным ростом минус скорость, с которой она охотится.
ХищникиУравнение хищника становится
dy/dt = -
В этом уравнении, представляет рост популяции хищника. (Обратите внимание на сходство со скоростью хищничества; однако используется другая константа, поскольку скорость роста популяции хищника не обязательно равна скорости, с которой он потребляет добычу). представляет собой уровень потерь хищников вследствие естественной смерти или эмиграции; это приводит к экспоненциальному распаду в отсутствие добычи.
Следовательно, уравнение выражает изменение популяции хищников как рост, подпитываемый запасом пищи, минус естественная смерть.
