Ecology through the eyes of a non-ecologist

• Authors: Janusz Uchmański

Title variants

PL

Ekologia oczami nieekologa

• Languages of publication: EN

Abstracts

EN

Ecology is a branch of biology that deals with the life of plants and animals in their environment. Nature protection are practical actions where ecology is applied. Ecology is the most biological branch of biology because it deals with individuals in their living environment, and individuals "exist" only in biology. The most important issue being considered in ecology is biodiversity: its changes and its persistence. In their research, ecologists focus on the functioning of ecological systems. In classical terms, they assume that the most important mechanism is density dependence. Mathematical models traditionally applied in ecology include ordinary difference and differential equations, which fits well with the assumption of density dependence, but this results in ecology being dominated by considerations of the stability of ecological systems. Evolutionary biology and ecology have separate areas of interest. Evolutionary biology explains the formation of optimal characteristics of individuals. Ecology also takes into account those individuals who have lost in the process of natural selection. The mathematical methods used in classical ecology were developed for the use of physics. The question arises whether they give a precise picture of the dynamics of ecological systems. Recently, a view has emerged stating that in order to see the importance of full-scale biodiversity, we should refer to individuals (rather than population density) as basic "atoms" that make up ecological systems. In ecology, we call this an individual-based approach. However, it gives a very complex picture of how ecological systems work. In ecology, however, there is an alternative way to describe the dynamics of ecological systems, i.e. through the circulation of matter in them and the flow of energy through them. It allows the use of traditional difference and differential equations in the formulation of mathematical models, which has proven itself in practical applications many times.

PL

Ekologia jest dziedziną biologii zajmującą się życiem roślin i zwierząt w ich środowisku. Ochrona przyrody to praktyczne działania, gdzie stosuje się ekologię. Ekologia jest najbardziej biologiczną dziedziną biologii, ponieważ zajmuje się osobnikami w ich środowisku życia, a osobniki „istnieją” tylko w biologii. Najważniejszym problemem, jaki rozważa się w ekologii jest różnorodność biologiczna: jej zmiany oraz jej trwanie. W swoich badaniach ekolodzy skupiają się na funkcjonowaniu układów ekologicznych. W klasycznym ujęciu zakładają, że najważniejszymi mechanizmami są zależności od zagęszczenia. Model matematyczne stosowane tradycyjnie w ekologii to zwykle równania różniczkowe i różnicowe, co dobrze pasuje do założenia o zależnościach od zagęszczenia, ale powoduje to, że ekologia została zdominowana przez rozważania nad stabilnością układów ekologicznych. Biologia ewolucyjna i ekologia mają rozłączne dziedziny zainteresowania. Biologia ewolucyjna wyjaśnia powstawanie optymalnych cech osobników. Ekologia bierze pod uwagę także te osobniki, które przegrały w procesie doboru naturalnego. Metody matematyczne używane w klasycznej ekologii powstały na użytek fizyki. Rodzi się pytanie, czy dają one prawidłowy obraz dynamiki układów ekologicznych. Ostatnio pojawił się pogląd, że, aby dostrzec znaczenie różnorodności biologicznej w pełnej skali, powinniśmy odwołać się do osobników (a nie do zagęszczenia populacji) jako podstawowych „atomów”, z których składają się układy ekologiczne. Zwiemy to podejściem osobniczym w ekologii. Daje ono jednak bardzo skomplikowany obraz funkcjonowania układów ekologicznych. W ekologii istnieje jednak alternatywny sposób opisu dynamiki układów ekologicznych poprzez krążenie materii w nich i przepływ energii przez nie. Pozwala on przy budowie modeli matematycznych na stosowanie tradycyjnych równań różniczkowych i różnicowych, co wielokrotnie sprawdzało się w praktycznych zastosowaniach.

Keywords

EN

ecology; biodiversity; mathematical models; individual-based approach; Volterra models

PL

ekologia; różnorodność biologiczna; modele matematyczne; podejście osobnicze; modele volterrowskie; ekologia; różnorodność biologiczna; modele matematyczne; podejście osobnicze; modele volterrowskie

• Publisher: Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie
• Journal: Studia Ecologiae et Bioethicae
• Year: 2020
• Volume: 18
• Issue: 5
• Pages: 259-270

Dates

published

2020-12-31

Contributors

author

Janusz Uchmański

References

• Andrewartha, Herbert G., and Louis C. Birch. 1954. The distribution and abundance of animals. Chicago: The University of Chicago Press.
• Barbosa, Pedro, and Jack C. Schultz (eds). 1987. Insect outbreaks. San Diego: Academic Press.
• Coyne, Jerry A., and H. Allen Orr. 2004. Speciation. Sunderland: Sinauer.
• Bazykin, Aleksandr D. 1985. Matematiceskaja biofozika wzaimodejstwujuscih populacji. Moskwa: Nauka.
• Gause, Georgii F. 1934. The struggle for existence. Baltimore: Williams and Wilkins.
• Golley, Frank B. 1993. A history of the ecosystem concept in ecology. More than the sum of the parts. New Haven: Yale University Press.
• Grimm, Volker, Karin Frank, Florian Jeltsch, Roland Brandl, Janusz Uchmański, and Christian Wissel. 1996. “Pattern-oriented modelling in population biology.” The Science of the Total Environment 183: 151-166.
• Grimm, Volker, and Steven Railsback. 2005. Individual-based modeling and ecology. Princeton: Princeton University Press.
• Harper, John L. 1977. Population biology of plants. London: Academic Press.
• Heller, Michał. 2012. Filozofia przypadku. Kosmiczna fuga z preludium i codą. Warszawa: Copernicus Center Press.
• Heller, Michał. 2014. Elementy mechaniki kwantowej dla filozofów. Warszawa: Copernicus Center Press.
• Heller, Michał, i Józef Życiński. 2010. Matematyczność przyrody. Kraków: Petrus.
• Kingsland, Sharon E. 1995. Modeling nature. Episodes in the history of population ecology. Chicago: The University of Chicago Press.
• Lemańska, Anna. 2013. “Matematyczność czy matematyzowalność przyrody?” Studia Philosophiae Christianae 49: 5-24.
• May, Robert M. 2013. Stability and complexity in model ecosystems. Princeton: Princeton University Press.
• May, Robert M. (ed.) 1976. Theoretical ecology. Principles and applications. Philadelphia: W. B. Saunders Company.
• May, Robert M., and Angela McLean (eds). 2007. Theoretical ecology. Principles and applications. Oxford: Oxford University Press.
• Maynard, Smith John. 1974. Models in ecology. Cambridge: Cambridge University Press.
• Mayr, Ernst. 1964. Systematics and the origin of species from the viewpoint of a zoologist. New York: Dover Publications.
• Ridley, Mark. 1993. Evolution. Oxford: Blackwell Scientific Publication.
• Rosenzweig, Michael L. 1995. Species diversity in space and time. Cambridge: Cambridge University Press.
• Stearns, Stephen C., and Rolf F. Hoekstra. 2005. Evolution. An introduction, Oxford: Oxford University Press.
• Swirezew, Jurii M., and Dmitrii O. Logofet. 1978. Ustojciwost biologiceskih soobscestw. Moskwa: Nauka.
• Tegmark, Max. 2015. Nasz matematyczny Wszechświat. W poszukiwaniu prawdziwej natury rzeczywistości. Warszawa: Prószyński i S-ka.
• Trojan, Przemysław. 1980. Homeostaza ekosystemów. Wrocław: Ossolineum.
• Uchmański, Janusz. 2015. „Matematyczność biologii.” Filozofia i Nauka 3: 345-352.
• Uchmański, Janusz. 2016. “Algorytmiczność biologii.” Studia Philosophiae Christianae 52(1): 99-120.
• Uchmański, Janusz, and Volker Grimm. 1996. “Individual-based modelling in ecology: what makes the difference?” Trends in Ecology and Evolution 11: 437-441.
• Volterra, Vito. 1931. Lecons sur la theorie mathematique de la lutte pour la vie. Paris: Gauthier-Villars.

Identifiers

DOI

10.21697/seb.2020.18.5.23