6 курс / Медицинская реабилитация, ЛФК, Спортивная медицина / Геронтология_in_polemico_Мушкабаров_Н_Н_
.pdf140
б) Так вот, сила (интенсивность) смертности в данной популяции – это от-
носительная скорость убыли в ней (популяции) числа особей. Обозначим:
- убыль количества особей (за некий интервал времени dt) – -dn, - скорость убыли – -dn/dt,
- относительная скорость убыли – то же, делённое на |
n – количество особей в |
||
популяции. В итоге, получаем равенство-определение: |
|
||
|
|
|
|
|
M ≡ – 1/n · dn/dt |
|
(1.25) |
в) Заметим: хотя величина M и называется относительной (скоростью убыли
числа особей), она имеет размерность, обратную единицам времени, напр. 1/месяц, 1/год . г) И, в конечном счёте, сила смертности показывает,
какая часть существующей на данный момент популяции убывала бы за выбранную единицу времени при сохранении интенсивности убыли, достигнутой к этому моменту.
Например, если в данный момент существования некоей популяции M = 1/50 1/год, это значит, что за год, при сохранении этого значения M, численность популяции сократилась бы на 1/50 часть.
3. На что похожа сила смертности (или что похоже на силу смертности).
а) Что-то это напоминает,.. что-то совсем недавнее...
Ну да, конечно! Мы думали, что расстаёмся навсегда – и тут такая неожиданность! Приведённая скорость старения, особенно представленная в дифференциальной форме (1.19), – здесь же почти полная аналогия с силой смертности (но, разумеется, не тождественность) в самих формулах-определениях:
u = – 1/ЖПо · d(ЖП)/dt (1.19) и M ≡ – 1/n · dn/dt (1.25) !
б) В обоих случаях скорость убыли некоего ресурса (жизненного потенциала
ЖП или численности популяции n) относится к абсолютной величине этого ресур-
са.
в) Но есть и существенная разница:
-в первом случае имеется в виду начальное и потому постоянное значение данной величины (ЖПо),
-во втором – текущий уровень ресурса (n) на выбранный момент времени (t).
4. Продолжаем сопоставление u и M.
Отсюда – сходство и различие в интерпретации обеих величин.
а) Сходство, в частности, – в том, что обратные величины (1/u и 1/M) представляют собой время расходования ресурса при условии того, что скорость расходования d(ЖП)/dt или dn/dt) будет оставаться неизменной – такой, как она есть на момент t.
б) Отличие же в том, что
-1/u – это время расходования всего ресурса (ПЖо),
-а 1/M – продолжительность расходования оставшегося на данный момент ресурса (n), т.е. это среднее время жизни (при указанном выше условии) оставшейся части популяции
1/ u = ПЖо , |
1/ M = 1 / ср-ПЖост |
(1.26,а-б) |
в) Из разницы определений вытекает ещё одно отличие.
I. Приведённая скорость старения не может быть больше 1; более высокие значения лишены физического смысла.
141
II. Между тем, сила смертности при выборе достаточно крупных единиц времени может быть и больше единицы. Что означает, например, выражение M = 3 1/год?
Оно означает, что если популяция – стационарная, то за год происходит 3-х- кратная смена её состава – из-за непрерывной убыли особей, компенсируемой столь же непрерывным поступлением в популяцию новых особей.
6. Что понимать под популяцией.
а) Теперь я хотел бы обратить внимание на то, что популяция – это не обязательно только совокупность особей-сверстников, рассматриваемых от момента рождения их всех до момента смерти последней из них. Это, действительно, наиболее часто подразумевающаяся популяция.
б) Но могут быть и другие. Например, к чему может относиться сила смертности
M = 12 1/год?
I. Во-первых, к каким-нибудь животным (скажем, некоторым насекомым) с ПЖо около месяца, так что за год (если постоянно появлялись бы новые особи) сменилось бы 12 поколений.
II. Однако то же значение M = 12 1/год может относиться и к людям! Например, к постоянно сменяющемуся составу пациентов больницы. Даже неважно, в каком направлении происходит убыль больных, всё равно справедлив расчёт по формуле (1.25), а полученный результат означал бы, что за год контингент больницы полностью обновляется 12 раз.
III. Только, чтобы не бросать зря тень на лечебное учреждение, в данном случае величину M надо бы назвать как-то аккуратней.
7. Расширяя рамки и обобщая...
а) Совсем расширяя рамки применимости формул типа (1.19) и (1.25), можем спуститься до молекулярного уровня – до популяции определённых молекул в некоем компартменте (отсеке пространства) и использовать эти формулы для оценки интенсивности обмена молекул в компартменте.
б) В конечном счёте, всё сводится к школьной задаче о ванне с двумя трубами, по одной из которых притекает, а по другой – оттекает вода. Чтó бы ни рассматривалось в качестве проточного субстрата – сама вода, растворённое в ней вещество, живые организмы, –
доля субстрата (от его общего содержания в ванне), которая вытекала бы из ванны за единицу времени при сохранении существующей на данный момент скорости оттока (убыли), выражается формулами вида (1.19) и (1.25):
Mn = – 1/n · dn/dt , Mm = – 1/m · dm/dt , |
(1.27,а-б) |
где n – количество субстрата (число молекул, молей, штук), m – масса субстрата и т.д.
в) А величина, обратная этой, всегда представляет собой среднее время пребывания любого элемента субстрата (молекулы, килограмма, литра, организма) в пределах «ванны».
г) Так что сила смертности, несмотря на своё грозное название и невесёлый смысл, представляет собой (как и приведённая скорость старения) вполне обычную физическую величину.
8. Логарифмический вариант. Заметим также, что силу смертности можно рассматривать не только как относительную скорость убыли числа особей в популяции (1.25), но и как абсолютную скорость убыли логарифма количества тех же особей:
|
|
142 |
|
|
|
d (ln n) |
1 |
|
– dn |
– d (ln n) |
|
т.к. –––––– = –– , |
то M |
≡ ––––– = |
––––––– . |
(1.28,а-в) |
|
dn |
n |
|
n dt |
dt |
|
Поэтому часто строят график зависимости именно ln n, а не просто n, от t.
1.6.1.3.Расчёты показателя и силы смертности
1.Показатель смертности и вероятность смерти.
а) I. Но всё предыдущее – лишь теория, где фигурируют дифференциалы – бесконечно малые величины (dn, dt и пр.).
На практике же оперируют обычными конечными величинами. При этом, как уже сказано, вначале рассчитывают показатель смертности q, а затем через него – силу смертности M:
|
q ≡ – n /n |
; |
M ≈ q / |
t |
(1.29,а-б) |
|
|
|
|
|
|
б) Показатель q представляет собой |
|
|
|
||
- долю умерших n за интервал времени |
t (например, за год) от среднего за этот |
||||
интервал количества особей (n) в популяции. |
|
|
|
||
в) Если число умерших n за интервал времени |
t отнести не к среднему за ин- |
тервал, а к начальному на интервале количеству особей (no), то получим частоту смертности, или (с некоторыми оговорками) вероятность смерти (р) для произвольного индивидуума в рассматриваемый отрезок времени.
Однако надо понимать, что это обезличенная вероятность, полученная на популяции в целом и нивелирующая все индивидуальные особенности.
г) В отличие от показателя смертности, вероятность смерти не может быть выше 1,0. Но на достаточно малых интервалах времени, где n близко к no, характеристики р
иq, очевидно тоже почти совпадают.
2.Примеры расчётов показателя смертности.
а) I. Пусть в некоей популяции животных
-на начало «отчётного» года имелось no = 1000 особей-ровесников,
-а к концу года их осталось nt = 600,
-т.е. n = – 400, и среднегодовое количество особей в популяции n = 800. II. Тогда за год показатель и частота смертности равны:
q = 400 / 800 = 0,5 (50%) ,
р = 400 / 1000 = 0,4 (40%) .
III. Как видно, различия между ними достаточно большие.
б) Иное дело, если в качестве «шага» при расчёте параметров смертности ис-
пользовать достаточно малые промежутки времени.
II. Так, например, если предположить, что в предыдущей популяции за первый месяц умерло n = 50 особей, то это составит р = 5% от исходного их числа.
III. Поскольку среднемесячное количество особей в популяции (975) будет лишь ненамного меньше исходного, то показатель смертности за месяц будет практически совпадать с р:
q = 50 / 975 ≈ 5,13%.
в) Кроме того, видно, что значения р и q зависят от величины временнóго интервала, для которого они рассчитываются.
143
3. Расчёты силы смертности.
а) В отличие от этого, на достаточно малых интервалах времени
-сила смертности не зависит от размера интервала (тогда как показатель смертности пропорционален ему),
-но численное выражение этой силы зависит от выбора единиц измерения времени (что, в общем, характерно для любой размерной величины).
б) Последнее свойство проиллюстрируем, используя условия второго из вышеприведённых примеров:
M = q / t ≈ 0,0513 : 1 месяц = 0,0513 1/месяц = 0,636 1/год.
То есть, если бы смертность весь год была такой, как в первый месяц, то за год популяция потеряла бы 63,6% особей.
4. Другой способ оценки силы смертности.
Можно рассчитывать силу смертности популяции в интервале времени (t– t, t+ t) и без промежуточной оценки показателя смертности. Иногда используется формула Сэчера, основанная на логарифмическом представлении силы смертности (1.28):
1 |
n(t– t) |
|
M = –––– ln (––––––– ) , |
(1.30) |
|
2 t |
n(t+ t) |
|
где n(t– t) и n(t+ t) – численность популяции в граничные моменты интервала.
1.6.1.4.Составление таблиц дожития
1.Два типа статистических таблиц.
а) Обычно источником данных для проведения статистического анализа смертности служат таблицы двух типов:
-таблицы дожития – отражают вымирание реальной или условной популяции
втечение всего времени её существования,
-или (чаще) таблицы смертности – характеризуют смертность в существующих на данный момент различных возрастных группах населения.
б) Получить таблицу дожития для реальной популяции сложно: надо было бы проследить весь жизненный путь большого количества (оптимально – 100 тысяч) одновременно родившихся людей (или животных), что, естественно, трудновыполнимо.
в) Поэтому чаще, как сказано, используют таблицы смертности. В них фигури-
руют повозрастные коэффициенты, или показатели, смертности (1.29,а):
qi ≡ – Ni /Ni,cp ,
т.е. отношение числа умерших в i-той возрастной группе – обычно за год – к средней численности этой группы в течение того же года.
г) Из этих величин рассчитывают показатели таблицы дожития условной популяции исходной численностью в 100 тысяч особей.
Хотя, замечу, большого значения не имеет, чтó именно принять за начальную численность – 1 тыс., 10 тыс. или 100 тыс.: точность расчётов от этого ни на йоту не изменится.
д) Такие таблицы дожития – субстрат для непосредственного статистического анализа. Но прежде чем рассматривать суть последнего, остановимся на том, как всётаки преобразовывают таблицы смертности в таблицы дожития.
2. Первая характеристика условной популяции – вероятность смерти.
а) Вначале от показателя смертности qi переходят к вероятности смерти рi в
144
течение соответствующего интервала, для чего число умерших за это время относят уже не к средней, а к начальной численности группы на интервале (см. п. 1.6.1.3):
рi |
– Ni |
– Ni /Ni,cp |
qi |
(1.31) |
≈ ––––––––––––– |
= –––––––––––––––– = |
–––––––– |
||
|
Ni,cp + 0,5(– Ni) |
1 + 0,5 (– Ni /Ni,cp) |
1 + 0,5 qi |
|
б) На небольших временных интервалах значения qi малы, отчего знаменателем в конечной формуле можно пренебречь, и рi ≈ qi.
в) Совокупность значений рi уже формирует весьма красноречивое распределение, которое по форме почти совпадает с зависимостью силы смертности M от возраста. Действительно, как следует из п. 1.6.1.3, на достаточно малых временных интервалах, принятых для M за единичные, численные значения силы смертности близки и к показателю смертности q, и к вероятности смерти р.
Я обращаю на это внимание потому, что именно характер зависимости M от возраста популяции используется в качестве ключевого критерия того, стареют ли особи популяции и, если да, то происходит ли это по программе. Но об этом – немного позже.
3 Этапы формирования таблицы дожития.
Дальнейший ход построения таблицы дожития показан в табл. 1.7.
Табл. 1.7. Составление таблицы дожития, исходя из распределения вероятности смертности
ti , |
рi+1,i , |
ni , |
|
|
ni+1,i , |
|
vi+1,i , |
|
Mi+1,i , |
возраст |
вероятность |
численность |
убыль чис- |
cкорость убыли |
cила смертно- |
||||
на нача- |
смерти в |
(чел.) |
ленности в |
(чел./год) в |
сти (1/год) в |
||||
ло ин- |
интервале |
на момент |
интервале |
интервале |
интервале |
||||
тервала |
ti+1 - ti |
ti |
|
ti+1 - ti |
|
ti+1 - ti |
|
ti+1 - ti |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
to |
p1,0 |
no |
|
n1,0 |
= |
v1,0 |
= |
M1,0 |
= |
|
|
|
|
|
p1,0 ×no |
|
n1,0 /Δt1,0 |
|
v1,0 /ncp,1,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t1 |
p2,1 |
n1 = |
|
n2,1 |
= |
v2,1 |
= |
M2,1 |
= |
|
|
no – |
n1,0 |
|
p2,1× n1 |
|
n2,1 /Δt2,1 |
|
v2,1 /ncp,2,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t2 |
p3,2 |
n2 = |
|
n3,2 |
= |
v3,2 |
= |
M3,2 |
= |
|
|
n1 – |
n2,1 |
|
p3,2 ×n2 |
|
n3,2 /Δt3,2 |
|
v3,2 /ncp,3,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
... |
... |
... |
|
|
... |
|
... |
|
... |
а) Как видно,
- исходя из начальной численности популяции (nо), принимаемой за 100.000 (или 10.000, или 1.000), и вероятности смерти (p1,0) в течение первого возрастного интервала
(t1 - tо),
- рассчитываются потери популяции на данном этапе (Δn1,0) и затем её численность («дожитие») на начало следующего интервала (n1).
б) И так далее: «зигзагообразные» (рекуррентные) перемещения из четвёртого столбца таблицы в третий и обратно дают, с учётом данных второго столбца, полную картину зависимости ni (ti) – численности популяции от возраста.
145
в) Кроме того, для каждого временнóго интервала рассчитываются значения двух прочих характеристик:
-скорости вымирания условной популяции (vi+1,i) и
-силы смертности (Mi+1,i), т.е. относительной скорости вымирания.
г) I. Обратим внимание на то, что при расчёте силы смертности на каком-либо возрастном интервале используется не начальное (ni), а среднее на интервале значение
(ncp (i+1,i)).
II. Мы уже говорили, что именно эта деталь отличает силу смертности от вероятности смерти. В этом нетрудно убедиться ещё раз, проследив за расчётом первой из них:
vi+1,i
Mi+1,i = ––––––
ncp (i+1,i)
ni+1,i
= ––––––––––––– =
ti+1,i× ncp (i+1,i)
pi+1 × ni |
(1.31) |
––––––––––––– ≈ pi+1 . |
|
ti+1,i× ncp (i+1,i) |
|
В качестве обычно выбирается единичный временной интервал (для лю-
дей – 1 год); следовательно, имеет значение лишь соотношение между ni и ncp (i+1,i). При небольших интервалах данное соотношение близко к единице, отчего мало разли-
чаются также сила смертности и вероятность смерти на интервале.
4. Общая оценка.
а) Однако таблицы дожития составляются не только ради уточнения значений силы смертности, но также для оценки трёх предыдущих величин. Все вместе они и дают достаточно полную информацию об условной популяции.
Эта информация может быть оформлена в графическом виде.
б) Помимо всего прочего, каждый из подобных графиков, по существу, представляет собой распределение соответствующей величины (численности и скорости вымирания популяции, вероятности смерти и силы смертности) по возрастам.
в) А любое распределение может быть охарактеризовано соответствующими показателями. И поскольку все условные популяции имеют сходную нормировку (начальная численность – 1, 10 или 100 тыс.), характеристики разных популяций легко
сопоставить друг с другом.
г) Такими характеристиками могут быть
-средние значения величин,
-положение экстремумов (если таковые имеются),
-положение точек перегиба, а также граничные точки.
1.6.1.5.Расчёт средней продолжительности жизни
1.Принцип расчёта.
Вот, в частности, как вычисляется средняя продолжительность жизни (ср-ПЖо) особей в популяции. Имеем:
а) число особей, проживших, соответственно, от 0 до 1 года, от 1 до 2 лет, от 2 до 3 лет,... от ti до ti+1 лет, равно
n1,0, n2,1, n3,2,... |
ni+1,i,... ; |
б) на каждую из этих групп пришлось примерно следующее количество лет «совокупной жизни»:
n1,0× 0,5, n2,1× 1,5, n3,2×2,5,... |
ni+1,i× tcp (i+1,i),... ; |
в) общее количество лет «совокупной жизни», приходящееся на всех членов популяции, –
Σ ni+1,i× tcp (i+1,i) , где 0 ≤ i ≤ imax;
146
г) среднее количество лет жизни, приходящееся на одного члена популяции:
|
1 |
imax |
|
|
ср-ПЖо |
= –– |
Σ |
ni+1,i× tcp (i+1,i). |
(1.32) |
|
no |
i= |
0 |
|
Здесь no – исходная численность популяции, |
а imax – номер той группы особей, кото- |
|||
рая умирает последней. |
|
|
|
|
2. О прогнозировании ПЖ.
а) Эти расчёты делаются для условной популяции. Но их результаты вполне могут быть применены к реальным популяциям – например, для прогнозирования ожидаемой продолжительности предстоящей жизни новорождённых или даже взрослых особей.
б) Конечно, при этом необходима целая серия оговорок о возможном влиянии на популяцию тех или иных дополнительных факторов. Ну так это узкое место всякого прогнозирования.
1.6.1.6. Главная сила силы смертности
Теперь обратимся к силе смертности M. Я уже говорил, что характеру изменения этой величины с возрастом придаётся большое значение. Пришло время заняться этим вопросом вплотную.
1. Три варианта зависимости M от t.
I. Обычно различают 3 главных варианта зависимости M от t: два крайних и один промежуточный.
II. Крайние варианты условно обозначим как «анархический» (А) и «тоталитарный» (Т). Тогда ничего не остаётся, как назвать промежуточный «конституцион-
ным» (К).
а) B варианте А
-сила смертности с возрастом популяции не меняется, будучи к тому же отличной от нуля (M – const ≠ 0),
-и это означает, что старение в популяции не обнаруживается.
б) B варианте Т
-сила смертности отлична от нуля лишь на относительно узком интервале временнόй оси,
-и это соответствует жёсткой запрограммированности продолжительности жизни. Классического продолжительного старения здесь опять-таки нет.
в) Наиболее же часто встречается промежуточный вариант (К):
-по мере увеличения возраста популяции сила смертности в ней постоянно воз-
растает.
2. От зависимости M(t) – к зависимостям n(t) и v(t) .
а) Каждому варианту зависимости силы смертности от возраста популяции (M(t)) соответствуют
-своя зависимость численности популяции от времени (n(t)) и .
-производная этой функция – скорость убыли численности популяции (v(t)).
б) Действительно, если известна в явном виде функция M(t) (а обычно такая функция записывается из каких-либо предположений или просто подбирается эмпирически), то определение (1.25) превращается в дифференциальное уравнение относительно функции n(t) c разделяющимися переменными:
– dn / dt = M(t)·n . |
(1.33,а) |
147
Если оно разрешимо, то получаем явную зависимость n(t).
в) Скорость же убыли популяции можно найти двумя способами:
-либо путём прямого дифференцирования n(t),
-либо по формуле (1.33,а), т.е. просто перемножив уже известные M(t) и n(t).
г) В итоге, определив эти три функции – M(t), n(t) и n´(t), – каждую из них можно отобразить графиком, вид которого зависит от варианта зависимости M(t)
4. Переименование.
а) Таким образом, как мы уже отмечали раньше, кинетику убыли числа особей в популяции описывает не одна сила смертности, а сразу несколько функций, связанных в единый «клубок» и определяющих соответствующие графики. Поэтому и указанные три варианта (А, Т, К) следует рассматривать более широко:
-не как варианты только зависимости M(t),
-а как варианты динамики вымирания популяции.
б) Конечно, слово «вымирание» может слегка покоробить тонкий вкус, но ведь
«сила смертности» – не лучше!
И теперь обсудим каждый из трёх вариантов подробней.
1.6.2. ДИНАМИКА ВЫМИРАНИЯ ПОПУЛЯЦИИ: КРАЙНИЕ ВАРИАНТЫ
1.6.2.1. «Анархический» (А-) вариант: общее представление и математическое описание
1. А-вариант зависимости n(t): дифференциальное уравнение.
а) Вид уравнения. Если сила смертности в популяции постоянна, то дифферен-
циальное уравнение (1.33,а) приобретает простейший вид: |
|
– dn / dt = M·n . |
(1.33,б) |
б) Аналогичные системы. Уместно сказать, что идентичными уравнениями описываются также
-закон радиоактивного распада и
-химические реакции первого порядка (вида А → В и А → C + D).
Всё это очень сходные системы, и, соответственно, сходной является интерпретация дифференциальных уравнений.
в) Общее у этих систем. Во всех трёх случаях имеется некое статистически значимое множество одинаковых объектов, количество которых постепенно убывает; причём,
- скорость убыли количества объектов (–dn/dt) в момент времени t пропорциональна самому этому количеству (n), оставшемуся к данному моменту.
Именно эту связь выражают дифференциальные уравнения вида (1.33).
Но откуда берётся такая связь, чтó она означает? В качестве иллюстрации рассмотрим следующую модель.
2. Модель «летающих булыжников».
а) Общее описание. Представим некое большое пространство, в котором, как в космосе, летают увесистые булыжники. И поместим в это пространство некоторое количество (n) одинаковых «объектов» – в нашем случае óсобей одного возраста. Последние распределяются по всему объёму пространства и имеют одинаковый верный шанс попасть под летящий булыжник. Такое событие – случайное, но если происходит,
– «объект» погибает. Булыжник же продолжает полёт.
б) Свойства системы. I. Из этого описания следует:
148
-чем больше «объектов» (n) будет находиться в этом опасном пространстве, т.е. чем гуще они будут расположены в нём,
-тем чаще будут происходить роковые встречи – и, следовательно, за единицу времени будет погибать больше «объектов» (скорость –dn/dt окажется выше).
II. Со временем же количество «объектов» (n) в пространстве будет становиться всё меньше и меньше – соответственно, всё реже будут разыгрываться сцены их гибели (скорость –dn/dt будет снижаться).
III. Таким образом, уравнение (1.33,б) практически очевидно.
3. Ключевые условия.
а) Но в процессе «очевидизации» мы исходили из определённых условий.
Так, столкновения булыжников с «объектами» предполагались совершенно слу-
чайными, равновероятными и равноэффективными.
Дело в том, что лишь тогда, когда выполняются эти 3 условия,
-сила смертности не зависит от возраста популяции
-и, соответственно, справедливы (применительно к популяции особейровесников) дифференциальное уравнение (1.33,б) и выражаемая им связь.
Поэтому ещё раз уточним каждое условие.
б) I. Во-первых, гибель членов популяции обусловлена только случайными факторами. Тем самым исключается какое-либо участие (или соучастие) программы старения.
II. Во-вторых, для всех оставшихся ещё живыми членов популяции вероятность столкнуться с поражающими факторами одинакова (равновероятность).
III. В-третьих, полностью одинаковы и последствия таких встреч (равноэффективность). Причём, последствия таковы, что конечный эффект (гибель «объекта») от действия этих факторов наступает практически сразу (а не является результатом продолжительной кумуляции микровоздействий).
Это условие исключает какую-либо роль и стохастического старения в гибели особей популяции.
4. А-вариант зависимости n(t): явный вид этой зависимости.
а) Дифференциальное уравнение
(1.33,б) нетрудно решить (хотя решение подобных уравнений известно и так); тогда получаем явную зависимость n(t):
60 |
|
|
|
|
|
|
n = nо × e– M·t |
|
|
|
|
|
|
|
|
(1.34) |
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
Как видно, количество особей в по- |
|
|
|
|
|
|
|
пуляции убывает со временем по экспо- |
||
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
|
|
|
|
|
|
ненциальному закону (рис. 1.7). |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
2 |
4 |
6 |
8 10 |
б) Величина M. Обратим внимание |
|||
|
|
(условное время) |
|
|
на силу смертности M. Напомним: в рас- |
|||
|
|
|
|
сматриваемом варианте она не зависит от |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
Рис. 1.7. А-вариант: убыль популяции |
возраста популяции. |
|
||||||
по экспоненциальному закону |
Но при этом именно она характери- |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
зует взаимодействие смертоносных факто- |
|
|
|
|
|
|
|
|
ров (в нашей модели – булыжников) и членов популяции. Конкретно, на неё влияют
I. параметры, определяющие вероятность столкновения за единицу времени:
- начальная концентрация особей и постоянная концентрация булыжников в
149
пространстве,
- их размеры и скорости движения;
II. параметры, определяющие силу удара при столкновении: - массы и опять-таки скорости булыжников и особей,
III. а также параметры особей, определяющие чувствительность их к ударам данной силы.
в) Аналогия. Всё это очень напоминает кинетику химических реакций (а величина M – константу скорости реакции)31, хотя, конечно, и там, и там имеются свои специфические особенности.
а) Для популяции, как и для многих подобных систем, можно ввести такую вре-
период полуисчезновения (точнее, полувымирания), Т½.
Если процесс описывается зависимостью вида (1.34), т.е. имеет кинетику реакций первого порядка, то, как нетрудно найти, данная характеристика связана с константой скорости (здесь – силой смертности) соотношением:
Т½ = (ln 2) / M ≈ 0,693 / M |
(1.35,а) |
б) Вместе с тем, для процессов первого порядка среднее время жизни элемента |
|
(в нашем случае – особи популяции) несколько больше:32 |
|
ср-ПЖо = Т½ / (ln 2) = 1 / M |
(1.35,б) |
Как видно, этот результат вполне соответствует общей закономерности (1.26,б).
1.6.2.2. А-вариант:
возможные модели и интерпретации
1. Призрак Вейсмана.
а) И вот теперь представим, что для популяции каких-либо существ зависимость n(t) оказалась сходной с убывающей экспонентой (как на рис. 1.7).
б) Следует ли отсюда, что данные «объекты» настолько «круты», что не старе-
ют и потенциально бессмертны?
Возникает ли при этом призрак Вейсмана: «Я же говорил, что старение – не универсально!»?
в) Как правило, в духе положительных ответов на оба эти вопроса и трактуют экспоненциальную зависимость n(t).
2. Однако…
а) Однако настолько ли всё однозначно? Ведь может быть и так, что дело – не в отсутствии старения в популяции, а в чрезмерной силе внешнего воздействия – такой силе, на фоне которой старение не успевает или не может проявиться!
б) I. Привлечём для описания этой ситуации термин жизнеспособность (или жизнестойкость). Как было определено в п. 1.5.1.4, Х-жизнеспособность измеряется тем временем, в течение которого организм способен прожить на фоне действия фактора Х.
II. Если этот фактор – булыжник, летящий с космической скоростью, то ясно,
31См.: Н.Н.Мушкамбаров, «Физическая и коллоидная химия», издание второе, исправленное; М.: «ГЭОТАР-МЕД», 2001, 380 с. (См главы 17-18, в т.ч. п.18.4)
32Н.Н.Мушкамбаров, «Элементы математики и физической химии для биологов», М.: ММА им. И.М.
Сеченова, 2001, 438 с. (См. с. 274)