Как ограниченность индивидуального участка и дальнее восприятие меняют частоту встреч особей
Движение животных — от огромных стад антилоп гну в Серенгети до малярийного комара, ищущего жертву, — влияет на многие экологические процессы, включая хищничество, передачу болезней и конфликты с человеком. Частота встреч — это "клей", связывающий поведение при движении с экологическими взаимодействиями. Однако, хотя GPS-трекинг произвел революцию в изучении перемещений, моделирование частоты встреч отстает.
Стандартная экологическая модель встреч, известная как "закон действующих масс", используется уже более 100 лет. Она предполагает, что каждая особь свободно перемещается по всему ареалу популяции. Однако данные трекинга показывают, что у большинства животных есть индивидуальные участки обитания (home ranges), и каждая особь использует лишь небольшую его часть.
Международная междисциплинарная команда экологов и физиков обнаружила, что учет этого поведения кардинально меняет расчетные частоты встреч. Лишь в очень узких условиях более реалистичные модели воспроизводят результат закона действующих масс.
"Это важно, потому что предположение о действующих массах повсеместно используется в экологии и смежных областях, — объясняет доктор Джастин Калабрезе из CASUS. — Один из текущих примеров — эпидемиологические модели типа SIR (Susceptible, Infected, Recovered), применяемые для понимания распространения SARS-CoV-2".
Более реалистичные частоты встреч могут быть как выше, так и ниже предсказанных законом действующих масс, и они чувствительны к деталям поведения животных.
"Такая зависимость от контекста затрудняет понимание того, в какую именно сторону ошибаются модели, основанные на действующих массах", — отмечает доктор Рикардо Мартинес-Гарсия из ICTP-SAIFR.
Для разработки новой модели встреч команда использовала концепции из неравновесной статистической механики. Выводы этой работы, учитывающие ограниченность пространственного использования, могут быть применимы далеко за пределами экологии — в социальных и экономических науках.