Theoretische Ecologie 2012

Theoretische Ecologie

Theoretisch onderzoek speelt een belangrijke rol in de ecologie. De cursus behandelt een groot aantal eenvoudige en een aantal gecompliceerde modellen om te laten zien hoe men met een dergelijke formele behandeling ecologische processen kan beschrijven en leren begrijpen. Studenten worden vertrouwd gemaakt met het opstellen en analyseren van wiskundige modellen. Theoretische ecologische modellen zouden na deze cursus niet langer als "black box" beschouwd mogen worden. Resultaten van modellen, en hun eventuele ecologische consequenties, moeten kritisch gewogen worden aan de hand van de inhoud, de complexiteit, de realiteit, en het formalisme van het model.

In het onderdeel "modellering van populatiedynamica" worden bekende modellen uit de theoretische ecologie opnieuw afgeleid. Door modellen zelf af te leiden uit eenvoudige biologische aannames leert de student dergelijke modellen kritisch te beschouwen en doet de student ervaring op met het zelf ontwikkelen van wiskundige modellen. De klassieke modellen voor de groei van populaties, roofdier-prooisystemen, concurrentie, en metapopulaties komen allen aan de orde. De student leert de resultaten verkregen met dergelijke modellen vertalen naar een biologische interpretatie (totaal 4 weken).

In het onderdeel "speltheorie en ecologie" zullen een aantal klassieke modellen uit de speltheorie worden afgeleid. Door deze modellen te vergelijken met een aantal concrete optimalisatie modellen, bespreken we hoe speltheorie inzicht geeft in de strategien waarmee organismen interacteren met hun omgeving. We gebruiken modellen uit het "populatiedynamica onderdeel" om inzicht te krijgen in de verspreiding van strategien in populaties. Door de modellen samen met de docent zelf af te leiden, leer je een kritisch inzicht te ontwikkelen in hoe de biologische resultaten van modellen samenhangen met hun wiskundige structuur (totaal 3 weken).

In de grote opdracht leer je deze kennis in praktijk brengen, primaire literatuur lezen, en doorloop de onderzoekscyclys van vraagstelling, naar onderzoek, naar het presenteren van je resultaten (totaal 3 weken).

In deze cursus leer je:

ecologische processen beschrijven en begrijpen met behulp van wiskundige modellen,
wiskundige modellen lezen, begrijpen (kunnen toelichten) en bekritiseren,
klassieke modellen uit de theoretische ecologie begrijpen en herkennen,
nieuwe wiskundige modellen opstellen voor ecologische vraagstukken,
wiskundige modellen analyseren in termen van de biologische betekenis,
theoretische resultaten vertalen naar een biologische interpretatie,
wiskundige modellen op een computer analyseren en simuleren,
toepassen van eenvoudige algebra om evenwichten en isoclines uit te rekenen,
toepassen van begrippen als stabiliteit, periodiek gedrag, attractor, hysterese, complex systemen,
een mondelinge presentatie maken en presenteren,
schriftelijk rapporteren,
speltheorie kennen en begrijpen.

Werkvormen

Nieuwe stof wordt gegeven in hoorcolleges, in werkcolleges en computerpractica wordt de stof van het hoorcollege geoefend. Daarnaast wordt tijd gereserveerd voor zelfstudie. In week 8-10 wordt zo zelfstandig mogelijk aan een groot project gewerkt. Deze grote opdracht bestaat uit een onderzoekscyclus die doorlopen wordt aan de hand van een wetenschappelijke publicatie. In kleine groepen verdiepen de studenten de resultaten van dit gepubliceerde model, of stellen zij een nieuw model op. Dit wordt afgesloten met een degelijk schriftelijk verslag en korte mondelinge presentatie. Informatie wordt verstrekt via de webpagina theory.bio.uu.nl/rdb/te (en/of WebCT).

Toetsing

Het eindcijfer is een gewogen gemiddelde over de twee toetsen (op 4 en 22 october) en de grote opdracht (groepscijfer). Voor de practica zelf krijg je geen cijfer, de deelname aan de practica is niet verplicht. In de praktijk blijken de practica essentieel voor een voldoende begrip van de stof.

Studiemateriaal

Het e-boek Modeling Population Dynamics van Rob de Boer wordt bij aanvang van de cursus verstrekt (tegen kostprijs) en is ook verkrijgbaar via de webpagina's van de cursus.
De reader Speltheorie en Ecologie door Feike Schieving wordt in week 5 verstrekt (tegen kostprijs).
De computerprogamma's GRIND en Berkeley Madonna staan geinstalleerd in de computerleerzalen. GRIND is ook vrij beschikbaar via http://theory.bio.uu.nl/rdb/software
Actuele informatie wordt verstrekt via WebCT en/of via http://theory.bio.uu.nl/rdb/te

Theoretical Biology & Bioinformatics / Last modified on 27 April 2011 / R.J.DeBoer@uu.nl