Hidup terus berjalan
Kami melanjutkan eksperimen dengan otomat seluler, dimulai pada artikel sebelumnya (
Variasi pada topik pemodelan kehidupan. Bagian 1 ).
Kami mengingat secara singkat poin-poin utama. Model adalah bidang tak terbatas (tertutup) yang terdiri dari sel. Di setiap sel, hanya satu organisme sederhana yang dapat ditemukan, yang akan kita sebut tanaman secara sewenang-wenang. Awalnya, bidang ini mungkin mengandung sejumlah sumber daya yang diperlukan untuk nutrisi tanaman dalam setiap sel.
Alokasikan pabrik dengan parameter berikut:
a) massa awal (dalam satuan),
b) pasokan makanan (dalam satuan),
c) harapan hidup (dalam ukuran),
d) jumlah spora untuk reproduksi.
Status bidang berubah langkah demi langkah sesuai dengan aturan tertentu.
1. Dengan setiap langkah, massa tanaman meningkat dengan jumlah nutrisi
b . Dengan demikian, massa sumber daya dalam sel tempat tanaman tumbuh berkurang dengan jumlah yang sama. Jika sel tidak memiliki sumber nutrisi, tanaman mati kelaparan.
2. Umur tanaman meningkat dengan masing-masing ukuran satu per satu.
3. Usia reproduksi, atau kematangan, digantikan oleh ketergantungan untuk mengurangi jumlah parameter. Sekarang, kematangan terjadi ketika tanaman mencapai massa lebih besar dari
iklan . Kemudian tanaman tersebut menyebar di sel-sel tetangga (yang disebut lingkungan Moore) spora kuantitas
d , yang masing-masing memiliki massa awal
a . Dalam hal ini, massa tanaman induk berkurang dengan total massa spora.
4. Setelah mencapai usia maksimum
c , atau harapan hidup, tanaman mati karena usia tua. Massa tanaman yang mati meningkatkan massa sumber daya dalam sel.
Mutasi
Sekarang tambahkan kemungkinan mutasi ke tanaman. Ini berarti bahwa untuk beberapa keturunan, nilai-nilai parameter mungkin berbeda dari nilai-nilai induk. Mutasi akan tergantung pada variabel acak terdistribusi seragam. Dalam hal ini, mutasi akan bertahap, yaitu, nilai parameter turunan akan berbeda dari induk hanya dengan satu naik atau turun.
Dalam hal ini, spesies yang tidak dapat hidup (nol nutrisi, nol harapan hidup) atau spesies yang tidak mampu reproduksi (nol massa spora awal, nol jumlah spora, kematangan yang tidak dapat dicapai dengan harapan hidup yang ada) mungkin berubah.
Dengan bantuan parameter baru, kami berharap dapat mengamati bentuk evolusi yang paling sederhana.
Eksperimen 2.1. Lingkungan yang menguntungkan
Pertimbangkan tanaman spesies Kapur dengan nilai parameter:
a) massa awal - 1 unit,
b) pasokan makanan - 1 unit,
c) harapan hidup - 10 langkah,
d) jumlah spora untuk reproduksi - 4 buah.
Isi bidang secara merata sehingga setiap sel berisi 7 unit sumber daya Kuning. Dari percobaan 1.1 pada bagian sebelumnya dari artikel telah diketahui bahwa lingkungan seperti itu menguntungkan bagi tanaman spesies Kapur, atau, dengan kata lain, spesies ini beradaptasi dengan baik untuk kehidupan di lingkungan ini. Apakah mungkin beradaptasi dengan kehidupan di lingkungan ini lebih baik?
Tempatkan tanaman jeruk nipis di lapangan (Gbr. 1) dan mulai proses pemodelan. Spesies Kapur diharapkan untuk mengisi seluruh habitat (Gbr. 2). Setelah beberapa saat, tampilan Kapur mengambil nilai rata-rata dari parameter:
a) massa awal adalah 1 unit,
b) sumber daya adalah 1 unit,
c) umur adalah 16 siklus,
d) jumlah spora untuk reproduksi adalah 1 buah.
Kesimpulan 1. Memiliki kemungkinan mutasi, spesies lebih baik beradaptasi dengan habitatnya.
Untuk memastikan bahwa spesies beradaptasi persis dengan habitatnya, kami akan melakukan percobaan lain. Isi bidang secara merata sehingga setiap sel berisi 27 unit sumber daya Kuning. Pertimbangkan tanaman dari spesies Kapur dengan nilai awal dari parameter:
a) massa awal adalah 1 unit,
b) sumber daya adalah 1 unit,
c) umur adalah 10 siklus,
d) jumlah spora untuk reproduksi adalah 4 buah.
Jelas, lingkungan ini harusnya sangat menguntungkan bagi tanaman dari spesies Kapur. Tempatkan tanaman jeruk nipis di lapangan (Gbr. 3) dan mulai proses pemodelan. Tampilan Lime, tentu saja, akan memenuhi seluruh habitat (Gbr. 4).
Setelah beberapa waktu, bentuk Kapur mengambil nilai rata-rata parameter:
a) massa awal adalah 1,75 unit,
b) sumber daya adalah 2 unit,
c) harapan hidup adalah 40 siklus,
d) jumlah spora untuk reproduksi adalah 2 buah. Sudah ada variasi yang lebih besar dari spesies yang ada.
Kesimpulan 2. Semakin menguntungkan lingkungan, semakin besar keanekaragaman spesies yang ada.
Eksperimen 2.2. Lingkungan yang merugikan
Pertimbangkan bidang terbatas sumber daya. Kami menempatkan tanaman spesies Kapur di atasnya dengan nilai awal parameter dari percobaan 2.1 (Gbr. 5). Dari percobaan 1.2 di bagian sebelumnya artikel, diketahui bahwa spesies Kapur tidak beradaptasi dengan habitat seperti itu dan harus menghilang setelah beberapa waktu.
Kami memulai proses pemodelan dan kembali melihat bagaimana spesies secara bertahap memperluas habitatnya (Gbr. 6). Di setiap sel individu, jumlah sumber daya berkurang, tetapi kali ini spesies bermutasi dan beradaptasi dengan habitat baru (Gambar 7).
Spesies Kapur terus ada dan setelah beberapa saat mengambil nilai akhir dari parameter:
a) massa awal - 1 unit,
b) pasokan makanan - 1 unit,
c) harapan hidup - 10 langkah,
d) jumlah spora untuk reproduksi - 1 buah.
Namun, kemungkinan mutasi tidak terbatas, dan jika jumlah sumber daya dikurangi di bawah ambang batas tertentu, spesies tidak lagi dapat beradaptasi. Ambang ini adalah dua unit sumber daya rata-rata per sel di lapangan.
Kesimpulan 3. Spesies beradaptasi dengan lingkungan yang tidak menguntungkan, asalkan ada waktu yang cukup untuk mutasi.
Eksperimen 2.3. Persaingan
Isi bidang secara merata sehingga setiap sel berisi 7 unit sumber daya Kuning. Kami menempatkan satu contoh tanaman spesies Kapur dan enam salinan tanaman spesies Azure di bidang habitat (Gbr. 8).
Kedua spesies memiliki nilai parameter yang sama:
a) massa awal - 1 unit,
b) pasokan makanan - 1 unit,
c) harapan hidup - 10 siklus,
d) jumlah spora untuk reproduksi - 4 buah.
Satu-satunya perbedaan adalah bahwa spesies Azure tidak memiliki kemungkinan mutasi, sedangkan spesies Lime memiliki kemungkinan seperti itu - 5%. Jalankan proses simulasi. Pada awalnya, seperti yang Anda perkirakan, bidang ini memiliki keunggulan luar biasa pada tampilan Azure, berkat keunggulan enam kali lipat awal (Gbr. 9). Namun, kemudian spesies Lime, bermutasi, beradaptasi lebih baik dengan lingkungan dan secara tak terduga bertahan dari lawan (Gbr. 10).
Tempatkan di bidang yang sama (diisi secara seragam dengan 7 unit sumber daya Kuning di setiap sel) satu tanaman spesies Kapur dan satu tanaman spesies Azure, keduanya dengan kemungkinan mutasi (Gbr. 11). Dengan memulai proses pemodelan (Gbr. 12), Anda dapat melihat bagaimana salah satu spesies mati. Mustahil untuk memberikan preferensi pada jenis apa pun dengan cara yang sama seperti dalam percobaan 1.3 yang dijelaskan di bagian sebelumnya artikel. Perbedaan utama adalah bahwa dengan mutasi ini terjadi sangat cepat.
Kesimpulan 4. Mutasi, secara umum, mengganggu keseimbangan lingkungan.
Seleksi alam
Dalam semua percobaan di atas, pada saat adaptasi spesies terhadap lingkungan, tingkat mutasi meningkat. Ini memungkinkan tampilan untuk dengan cepat menemukan nilai parameter yang secara optimal sesuai dengan lingkungan yang diberikan.
Kesimpulan 5. Selama adaptasi dengan habitat, mutasi spesies meningkat.
Kemudian seleksi alam terjadi: contoh tanaman, yang paling disesuaikan dengan lingkungan, berkembang biak dengan cepat, dan semua tanaman lain bertahan hidup turunannya. Setelah ini, tingkat mutasi menurun, karena kombinasi optimal dari nilai parameter telah ditemukan, dan semua kombinasi lainnya jelas hanya akan menjadi lebih buruk.
Selain itu, semakin buruk lingkungan, semakin cepat tingkat mutasi menurun, karena dalam lingkungan seperti itu kombinasi nilai parameter sangat terbatas.
Kesimpulan 6. Setelah adaptasi dengan habitat, mutasi spesies berkurang.
Kesimpulan 7. Di habitat tertutup yang tidak berubah, mutasi spesies berhenti cepat atau lambat.
Kesimpulan
Kemungkinan mutasi memungkinkan untuk mereproduksi jenis evolusi yang paling sederhana dalam pemodelan: idioadaptation - perubahan evolusioner kecil yang berkontribusi pada adaptasi organisme terhadap kondisi lingkungan tertentu.
Kemungkinan mutasi memungkinkan Anda untuk mensimulasikan eksperimen yang sangat menarik dan menarik kesimpulan yang menarik dan terkadang tak terduga.
Sumber
https://en.wikipedia.org/wiki/Game_storyLife »https://ru.wikipedia.org/wiki/Cellular_automatonhttps://ru.wikipedia.org/wiki/Evolution