生物竞争模型在不同语种间的取代可能性评价中的应用

王涵 张雷

摘 要：目前地球上大约有6900种语言。2017年版《民族语》公布了世界排名前十的使用人数最多的语言。然而，由于全球化的进程加快，未来50年甚至更长时间，各种语言的使用人数将会发生变化。为了对未来多年的语种取代情况有进一步掌握，本文受启发于生物学中的物种竞争现象，建立了语言竞争模型，通过对语言使用人数的增长率、减少率的设置，得到各种语言可能会出现共存、（被）取代、干扰成功这三种结果，进而达到了对未来该十种语言的使用人数变化的模拟与分析。

关键词：生物竞争模型 Tilman模型 语言竞争模型

中图分类号：S71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）05（a）-0228-02

由于全球人口的不断激增与全球化进程的不断加快，无论是作为母语还是非母语使用者的数量都会大大提高，这也意味着语言的发展将会随着使用人数的增减兴盛或衰亡。如此，便出现了各种语言发展时不同语种间的竞争。加之影响语言的使用的因子包括了众多确定性因子和不确定性因子，故对不同语言间未来是否会被取代这一问题的研究造成了极大的阻碍。

1 问题分析

由于全球人口的不断激增与全球化进程的不断加快，无论是作为母语还是非母语使用者的数量都会大大提高。加之影响语言的使用的因子包括了众多确定性因子和不确定性因子，故对不同语言间未来是否会被取代这一问题的研究造成了极大的阻碍。

受启发于生物竞争现象，可将语言作为物种看待，而语言的生存与消亡问题便可参考生物的生存与灭绝的问题进行研究。进而可以对不同语种未来的取代（或被取代）可能从更能为人所理解的生物学角度去模拟。

2 生物竞争模型

对于语言取代情况的研究，本文把它等同于生物种类的竞争，而国内外对于生物种类的竞争的研究和应用从很早就开始进行了。已有学者研究了生物竞争在变化环境中的数学问题[1]，外来物种入侵对环境中其他物种的影响[2]，在外来物种进行传播时，一些临时变量对其的影响[3]，还有对多群落的生物竞争模型的研究[4]等。

本文将从相关的生物学竞争问题资料中提取有用的信息与方法，并将其合理地改进应用于不同语种间取代可能性评价中，从而建立语言竞争模型进行模拟与分析。

3 语言竞争模型的建立与求解

3.1 共存稳定情况

研究系统可设为一个或多个国家。语言体系是经过长时间的演化形成的，各种语言经过竞争、排斥、适应，最后将会达到稳定的局面。生物学上Tilman模型解释了这种

共存：。其中，P代表语言使

用人数的占有率，c代表了该语言使用人数的增长率，m代表该语言使用人数的减少率。值得注意的是，物种在竞争统一资源的条件下遵循一定的竞争等级，即数量多者可以侵占数量少者，反之则不能。这里用i来表示语言竞争能力的强弱，即i越小，竞争力越强。

该模型可以描述语言在扩散、消失和竞争的相互作用下维持系统的动态平衡。为方便起见，借用Tilman等对物种共存的假设：mi=m，pi=q（1-q）i-1，ci=mi/[（1-q）2i-1]。式中，q代表强语言人数占有率的初始值，其他语言占有率以几何级数形式递减。

3.2 语言干扰模型的建立

在原来语言体系中的某一种语言的发展扰动了体系的稳定，那么该语言的今后发展情况将取决于扰动的效果。建立干扰模型如下：

模型中，p4为引起扰动的语言，这种扰动可能是因为适应当代潮流，使用该语言的人数迅速增加，有一定的可能性会取代其他语言。也可能是语言过时，使用人数减少，有一定的可能性会被其他语言取代。最后，通过数据模拟可以得到语言体系的演化情况。

3.3 模型的求解

通过对模型的参数设定不同的值以模拟语言对使用人群占有率的发展趋势，根据设定的值与相关参数进行比较，即可得语言竞争现象的模拟结果。

情况一：共存。通过设定语言使用人数的减少率为0.02/年，增长率均为0.04/年，即可得到如下情况：4种语言的发展互不影响，每种语言使用人数所占比例不变，理想状态下将呈平行线发展。

情况二：（被）取代。该种情况意味着将出现被取代或是取代他种语言的现象。通过设定每种语言的每年减少率为0.03，现有语言每年增长率分别为 0.0375，0.186，0.0916，引起扰动的语言每年增长率为0.14。进而可分析得到：对于引起扰动的语言4，它只在初期对其余3种语言产生了影响，且一直呈下降趋势；在一段时间过后，它便消亡了。这体现了引起扰动的语言的使用人数增长率不够高时，将不能取代其他现有语言，以至于最后走向消亡。同时，增长缓慢的语言将会被取代，从而对人群的占有比例逐渐下降，降至为0。这是由于增快的语言具有更好的适应性，对人群具有更高的吸引力。

情况三：干扰成功。由于各种因素的影响，图1可以表示在200年内，引起扰动的语言4呈现上升趋势，其他3种语言占比趋于相同，达到一个交叉点。图2可以表示在未来很长一段时间（近4000年）4种语言的占比不断出现上升、下降现象，没有规律可言。最后，引起扰动的语言4种成功代替其余所有语言，这表明了经过长时间的进化，结果可能出现只有一种语言的情况。

4 结果与分析

模拟结果表明，語言竞争时具有明显的不确定性。正如生物学中，拓殖率小的外来种在新的生态系统中由于不能适应环境无法成功定殖，被排斥在系统之外的原理，引起干扰的语言由于某些原因也无法成功的取代已存在语言。

相反，拓殖率足够大的话，外来种由于自身优势具有很强的入侵性，在几年或几十年的时间内就会成功地在新的环境中建立种群并拓殖入侵，影响了当地物种的生存及原有生态系统的稳定，同样的引起干扰的语言也会出现相类似的状况，从而成功与已存在语言共同竞争。

物种入侵也存在一定的不确定性，入侵不一定会一直持续下去，或许在百年或几百年的时间内入侵种会突然灭绝，原生态系统又恢复到原来的水平；同样的，引起干扰的语言的未来发展趋势也会具有类似的不确定性。

5 结语

全球人口的不断激增与全球化进程的加快导致了各种语言使用人数将发生变化，而通过以生物学的角度建立的语言竞争模型的模拟结果显示，语言之间的竞争情况结果有共存、（被）取代、干扰成功三种。为了人类社会的可持续发展，应认识到语言的保护问题，无论是国家的官方语言还是当地方言，不同语言间的竞争现象值得随时保持关注以便采取相应的保护应对措施。

参考文献

[1] Il'ichev VG. Mathematical problems of biological competition theory in changing environment[J]. Ecological modelling，1996，93（1-3）：191-201.

[2] 齐相贞，林振山.外来种入侵的不确定性动态模拟[J].生态学报，2005（9）：2434-2439.

[3] Andrew， Margaret E， and Susan L Ustin. The effects of temporally variable dispersal and landscape structure on invasive species spread[J].Ecological Applications 2010，20（3）：593-608.

[4] 蔡小艳.多群落生物竞争模型的动力学[D].湖南大学， 2012.