Введение
Экологическая математическая модель метаболизма
Теория динамического энергетического бюджета (DEB) – это формальная метаболическая теория, предоставляющая единую количественную основу для динамического описания аспектов метаболизма (энергетических и массовых бюджетов) всех живых организмов на индивидуальном уровне, основанную на предположениях о поступлении энергии, её хранении и использовании различных веществ. Теория DEB соответствует строгим термодинамическим принципам, основана на универсально наблюдаемых закономерностях, не является видоспецифичной и связывает различные уровни биологической организации (клетки, организмы и популяции) в соответствии с принципами энергетики. Модели, основанные на теории DEB, успешно применялись к более чем 1000 видам и находят практическое применение в области охраны природы, аквакультуры, общей экологии и экотоксикологии (см. также «Добавить мою коллекцию домашних животных»). Теория вносит вклад в теоретические основы развивающейся области метаболической экологии. Чёткость исходных предположений и вытекающие из них прогнозы позволяют проверять их на широком спектре экспериментальных данных на различных уровнях биологической организации. Теория объясняет многие общие закономерности, такие как зависимости масштабирования физиологических признаков от размеров тела, и предоставляет теоретическую основу широко используемому методу непрямой калориметрии. Ряд популярных эмпирических моделей являются частными случаями модели DEB или очень близкими численными аппроксимациями.
The dynamic energy budget (DEB) theory is a formal metabolic theory which provides a single quantitative framework to dynamically describe the aspects of metabolism (energy and mass budgets) of all living organisms at the individual level, based on assumptions about energy uptake, storage, and utilization of various substances. The DEB theory adheres to stringent thermodynamic principles, is motivated by universally observed patterns, is non species specific, and links different levels of biological organization (cells, organisms, and populations) as prescribed by the implications of energetics. Models based on the DEB theory have been successfully applied to over a 1000 species with real life applications ranging from conservation, aquaculture, general ecology, and ecotoxicology (see also the Add my pet collection). The theory is contributing to the theoretical underpinning of the emerging field of metabolic ecology. The explicitness of the assumptions and the resulting predictions enable testing against a wide variety of experimental results at the various levels of biological organization. The theory explains many general observations, such as the body size scaling relationships of certain physiological traits, and provides a theoretical underpinning to the widely used method of indirect calorimetry. Several popular empirical models are special cases of the DEB model, or very close numerical approximations.
Стандартная модель DEB
Стандартная модель количественно описывает метаболизм изоморфа (организма, не изменяющего форму в процессе онтогенеза), питающегося одним типом пищи с постоянным составом (следовательно, применим слабый гомеостаз, то есть химический состав тела остается постоянным). Переменными состояния особи являются: 1 – запас, 1 – структура, зрелость и (на взрослой стадии) буфер воспроизводства. Значения параметров постоянны на протяжении всей жизни. Плотность запаса при рождении равна плотности матери в момент формирования яйцеклетки. Плоды развиваются аналогичным образом, но получают неограниченное количество запаса от матери в период развития.