Entwicklung von Simulationsmodellen

1. Mittwoch 9.15 Uhr – 10.00 Uhr S25 Praktikum zur Entwicklung von Simulationsmodellen: Mittwoch 14.00 Uhr – 17.00 Uhr GEO CIP-Pool Entwicklung von Simulationsmodellen Modul: 22a http://www.bayceer.uni-bayreuth.de/mod/html/ws0708/geooekologie/simulationsmodelle WS 2007/08 Dr. Falk-Juri Knauft

2. Entwicklung von Simulationsmodellen WS 2007/2008 – Überblick I http://www.bitoek.uni-bayreuth.de/mod/html/ws0708/geooekologie/simulationsmodelle http://www.bayceer.uni-bayreuth.de/mod/html/ws0708/geooekologie/simulationsmodelle

3. Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells Der Rotfuchs • In D größter der allgemein verbreiteten räuberischen Säuger • +- global verbreitet, extrem anpassungsfähig • Starkes Sozialverhalten • Potentiell Hauptüberträger der Tollwut

4. Rotfuchs-Modelle Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells • Populationsentwicklung (a la Lotka-Volterra) • Tollwutverbreitung und -bekämpfung

5. Rotfuchs-Modelle Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells • Populationsentwicklung (a la Lotka-Volterra) • Tollwutverbreitung und -bekämpfung H.-H. Thulke et al. :Ecological Modelling 117 (1999) 179–202 (Literatur-Links am Ende der Präsentation!)

6. Rotfuchs-Modelle Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells • Populationsentwicklung (a la Lotka-Volterra) • Tollwutverbreitung und -bekämpfung H.-H. Thulke et al. :Ecological Modelling 117 (1999) 179–202 (Literatur-Links am Ende der Präsentation!)

7. Rotfuchs-Modelle Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells • Populationsentwicklung (a la Lotka-Volterra) • Tollwutverbreitung und -bekämpfung • dito Fuchsbandwurm • Mortalität (Jagd, Seuchen) • Verhaltensbiologie (Literatur-Links am Ende der Präsentation!)

8. Ziel unseres Modells: Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells • Modellierung der Dynamik • einer räumlich begrenzten, • aber heterogenen (Reviere) • Population mit • arttypischem Reproduktionsverhalten

9. Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells Zu modellierende (?) Fakten: • Ein reproduzierendes Paar belegt ein Revier • Nichtreproduzierende Jungtiere werden +- geduldet (Wanderungen in/aus Jungfuchspool) • Mortalität für Alttiere durch Alter, Krankheiten, Verkehr, Jagd • Mortalität für Jungtiere durch Verkehr, Krankheiten, Jagd • Mortalität für Welpen durch Futterverfügbarkeit, Krankheiten • Verstorbenes Alttier wird durch Jungtier ersetzt • Beute für Jungtiere (Mäuse) mit relativ unabhängiger Dynamik vom Räuber • Reviere mit unterschiedlichem Beuteangebot

10. Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells

11. Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells

12. Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells Alter der Faehe = A FUNCTION OF( "Mort-Alter-Faehen") Alter der Faehe= INTEG (IF THEN ELSE("Mort-Alter-Faehen"<Alter der Faehe, -Alter der Faehe, IF THEN ELSE( Alter der Faehe>0, +1, -Alter der Faehe)),1) Alter des Rueden = A FUNCTION OF( "Mort-Alter-Rueden") Alter des Rueden= INTEG (IF THEN ELSE("Mort-Alter-Rueden"<Alter des Rueden, -Alter des Rueden, IF THEN ELSE( Alter des Rueden>0, + 1,-Alter des Rueden)),1) Welpen=+Reproduktion-(IF THEN ELSE( "Mort-Welpen">0, "Mort-Welpen", 0)) Tote Faehe=IF THEN ELSE("Mort-Alter-Faehen"<Alter der Faehe, 1, 0) Toter Ruede=IF THEN ELSE( "Mort-Alter-Rueden"<Alter des Rueden, 1,0) Mortalität=+IF THEN ELSE( "Mort-Welpen">0, "Mort-Welpen", 0)+Tote Faehe+Toter Ruede "Mäuse-Kapazität"= INTEG (RANDOM UNIFORM(-2000, 2000, 0),10000) "Mäuse-Welpen-Effizienz"= 0.00023 [1e-005,0.0008,1e-005] "Mort-Alter-Faehen"=10*(1-SQRT(RANDOM UNIFORM( 0 ,1 , 1 ))) "Mort-Alter-Rueden"=10*(1-SQRT(RANDOM UNIFORM( 0 ,1 , 1 ))) "Mort-Welpen"=INTEGER(Min(Reproduktion, Reproduktion-"Mäuse-Kapazität"*"Mäuse-Welpen-Effizienz")) Reproduktion=INTEGER(IF THEN ELSE(Alter der Faehe>0:AND:Alter des Rueden>0, RANDOM NORMAL(0, 10, 5, 3, 1), 0))

13. Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells

14. Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells ... Alter der Faehe= INTEG (IF THEN ELSE("Mort-Alter-Faehen"<Alter der Faehe, -Alter der Faehe, IF THEN ELSE( Alter der Faehe>0, +1, -Alter der Faehe))+Rückwanderung einer Fähe,1) Alter des Rueden= INTEG (IF THEN ELSE("Mort-Alter-Rueden"<Alter des Rueden, -Alter des Rueden, IF THEN ELSE( Alter des Rueden>0,+ 1, -Alter des Rueden))+Rückwanderung eines Rueden,1) ... Rückwanderung einer Fähe=IF THEN ELSE(Alter der Faehe=0:AND:"Jungfuchs-Pool">0, 1, 0) Rückwanderung eines Rueden=IF THEN ELSE(Alter des Rueden=0:AND:"Jungfuchs-Pool">0, 1, 0) "Jungfuchs-Pool"= INTEG (Welpen-Rückwanderung einer Fähe-Rückwanderung eines Rueden,0)

15. Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells Zu modellierende (?) Fakten: • Ein reproduzierendes Paar belegt ein Revier • Nichtreproduzierende Jungtiere werden +- geduldet (Wanderungen in/aus Jungfuchspool) • Mortalität für Alttiere durch Alter, Krankheiten, Verkehr, Jagd • Mortalität für Jungtiere durch Verkehr, Krankheiten, Jagd • Mortalität für Welpen durch Futterverfügbarkeit, Krankheiten • Verstorbenes Alttier wird durch Jungtier ersetzt • Beute für Jungtiere (Mäuse) mit relativ unabhängiger Dynamik vom Räuber • Reviere mit unterschiedlichem Beuteangebot

16. Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells

17. Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells Lösungen zur Begrenzung des Jungfuchspools: • Mortalität durch Straßenverkehr • a. proportional: M=N*a • b. Kapazität: M=N*a*(N/K) • Mortalität durch Seuchen • a. proportional • b. Kapazität • c. proportional nach erreichen einer Schwelle: if (N>x) then M=N*a • Problem: Wann erlischt die Seuche?

18. Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells Weitere Steuerungsmöglichkeiten: • Mortalitäts-Alter der Alttiere • Initial- und Grenzwerte des Mäuse-Randomprozesses • ... des Reproduktions-R.prozesses

19. Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells Erweiterung zum Modell mit zwei Revieren: Jungfuchspool Fuchsrevier Fuchsrevier II

20. Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells

21. Jungfuchspool Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells Erweiterung zum Modell mit x Revieren ...:

22. Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells Weitere ungelöste Probleme: • Wie kann das Geschlechterverhältnis (1:1,36) modelliert werden? • Wie kann den Wanderungen der Jungfüchse gefolgt werden? • Wie alt sind die Füchse wirklich, wenn sie ein Revier übernehmen? • Wie kann das Erlöschen der Seuche, etwa durch Immunität des Restbestandes oder gesunkene Populationsdichte simuliert werden?

23. Entwicklung eines Fuchs-Populationsmodells Viel Erfolg! Ergänzende Literatur: Thulke et al. (1999): From pattern to practice... (908kB) Selhorst and Müller (1999): An evaluation of the efficiency of rabies...(211kB)