Modelo de Levins

De Física Computacional
Edição feita às 22h41min de 28 de abril de 2021 por Jhordan (Discussão | contribs)

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O Modelo de Levins é um modelo extremamente simples, para uma única população. Para compreender o modelo é necessário compreender o que é metapopulação.

Metapopulação é uma população em que os indivíduos estão espacialmente distribuídos no habitat em 2 ou mais subpopulações. Como motivação para a incorporação deste conceito, podemos citar que atividades humanas e desastres naturais muitas vezes causam a fragmentação de um grande habitat em fragmentos menores, levando a uma consequente divisão de uma população em subpopulações, ou seja, a se tornar uma metapopulação. Por este emotivo, a dinâmica de metapopulações é considerada uma importante ferramenta em biologia conversativa.

Na metapopulação, cada população em um fragmento é considerado uma subpopulação, e o deslocamento das subpopulações entre um fragmento ou outro, assim como uma possível troca de indivíduos entre uma subpopulação e outra é o que é chamado de dinâmica de metapopulações. O conceito de metapopulações foi introduzido em 1969 baseado em uma população no qual os indivíduos se reproduzem e morrem em um fragmento local do habitat, e sua prole se dispersa para outros fragmentos.

A aproximação mais popular no estudo da dinâmica de metapopulações é o modelo de Levins. O modelo de Levins tem como principal hipótese:

  • Todas as populações locais tem um risco significativo de extinção: o equilíbrio estocástico ocorre no equilíbrio entre extinções locais e colonizações de fragmentos do habitat disponíveis.

É importante destacar que a distância entre os fragmentos e a configuração da espacial do habitat não está incluída no modelo de Levins, pois ele não é um modelo espacialmente explícito, porém são fatores que afetam a dinâmica de populações. O modelo por sua vez, assume:

  • A metapopulação existe em um habitat homogêneo dividido em subpopulações;
  • Os jovens dispersam aleatoriamente no habitat.

Então a variação da proporção de fragmentos ocupados por uma espécie no modelo de Levins é dado por:

Onde :

  • Fragmentos totais no habitat;
  • fragmentos ocupados pela espécie:
    • Então é a quantidade de fragmentos disponíveis.
  • : taxa de colonização;
  • : taxa de extinção.

Então o primeiro termo se relaciona ao aumento da população devido colonização e o segundo termo se refere ao decréscimo na população devido a extinção local. O primeiro ponto de equilíbrio que temos é obviamente a própria origem. Linearizando utilizando a derivada como visto em Linearização de sistemas de equações não-lineares:

Então o sistema linearizado próximo a origem é simplesmente:

Então lembrando de , tem um único elemento que é o seu próprio o autovalor. Logo é um ponto de estabilidade se . O segundo ponto de equilíbrio é quando . Linearizando o sistema na sua vizinhança:

Então: Ou seja, agora o ponto é estável se . Podemos sintetizar dizendo que se a espécie é extinta e se então a estabilidade é atingida com a sobrevivência da espécie. Como havíamos adiantado, o equilíbrio depende de uma relação entre a colonização e a exttinção.


Principais materiais utilizados
  1. Metapopulation Dynamics - Levins Model (Universidade Amrita Vishwa Vidyapeetham)



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