Рассмотрены трёхмерные математические нелинейные модели динамики популяций с трофическими цепями и с конкуренцией у видов жертв. Проведено качественное исследование моделей, найдены состояния равновесия, при различных наборах параметров построены траектории и соответствующие фазовые портреты. Получены условия перманентного сосуществования популяций с учётом модификации условий В. Хатсона и Дж. Викерса. Выполнен переход от векторного обыкновенного дифференциального уравнения к соответствующему стохастическому уравнению. Описана структура стохастической модели на основе применения метода построения самосогласованных стохастических моделей. Проведён сравнительный анализ детерминированных и стохастических моделей с трофическими цепями. При изучении многомерных систем возникают существенные трудности, поэтому в качестве инструментальных средств реализации исследования использован специализированный программный комплекс для построения стохастических динамических моделей и поиска соответствующих траекторий. Программный комплекс разработан на языке Python с использованием библиотек NumPy и SсiPy. Компьютерное исследование позволяет не только получить результаты численных экспериментов по поиску траекторий и оценке параметров детерминированных моделей, но и выявить эффекты, обусловленные стохастизацией. Полученные результаты могут найти применение при решении задач математического моделирования экологических, медико-биологических, химико-технологических систем.