Конференция, посвященная 90-летию со дня рождения Алексея Андреевича Ляпунова

Россия, Новосибирск, Академгородок, 8 - 11 октября 2001 года,
(номер государственной регистрации 0320300063)

Тезисы докладов

Математическое моделирование в биологии

Математическая модель формирования вертикальной структуры экосистемыозера Шира

Дегерменджи А.Г., Белолипецкий В.М., Зотина Т.А.

Институт биофизики СО РАН (Красноярск),
Институт вычислительного моделирования СО РАН (Красноярск)

На основе натурных данных за 1996-2000 гг. (экспедиционные исследования) представлена теоретическая модель непрерывного вертикального распределения биологических, химических и гидрофизических компонентов экосистемы термически стратифицированного солоноватого озера Шира (Республика Хакасия). Модель описывает основные биологические взаимодействия планктонных организмов и гидрофизические процессы: адвективный перенос, турбулентную диффузию, изменение знака и модуля плавучести. Проверены гипотезы о возможности формирования неоднородных распределений биологических компонентов по глубине и заглубленного пика биомассы ("цветение") микроводорослей за счет следующих механизмов:

а) миксотрофизм,
б) выедание микроводорослей зоопланктоном,
в) лимитирование первичной продукции (светом, фосфором) и ингибирование (светом),
г) взаимодействие планктонных популяций аэробных и анаэробных зон через круговорот углерода и серы. Показана роль выедания, светового и биогенного лимитирования в формировании вертикальных неоднородностей и особенно заглубленных максимумов биомассы синезеленых водорослей (цианобактерий). При этом, при наличие потока органического вещества и биогенов, в локальной заглубленной точке образуется повышенный уровень (пик) развития микроводорослей. Для экосистемы озера Шира более реален фотоэнергетический механизм формирования глубинного пика "цветения". В этой связи впервые теоретически показано, что в нестратифицированных условиях световой механизм регуляции роста ("колоколообразная" зависимость) формирует устойчивый пик глубинного "цветения" синезеленых водорослей. Расчеты показывают, что верхняя часть устойчивой кривой вертикального распределения микроводорослей ингибирована светом, водоросли вблизи зоны пика растут при максимальной скорости, а пик и нижняя часть распределения лимитированы светом. Теоретически установлены факторы управления параметрами пика: повышение инсоляции только заглубляет пик; уменьшение коэффициента турбулентной диффузии увеличивает амплитуду пика, уменьшает его дисперсию и заглубленность.

Достигнута адекватность теоретических кривых стратификации биологических и химических компонентов экспедиционным наблюдениям (глубина расположения пиков, ширина "подошвы" пиков, максимум биомассы): цианобактерий, бактерий серного цикла (пурпурных и зеленых серных), кислорода, сероводорода. Расчеты показали, что для большей адекватности рассчитанных параметров сероводородной зоны натурным данным необходимо введение потоков аллохтонного органического вещества. Впервые теоретически по форме кривой распределения сероводорода дискриминирована связь между аллохтонным потоком органического вещества и потоком сероводорода со дна, как факторами управления сероводородной зоной. Установлен теоретический предел глубины подъема сероводородной зоны при аллохтонной нагрузке органическим веществом.

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии

[Головная страница]
[Конференции]
[СО РАН]

© 2001, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск
© 2001, Объединенный институт информатики СО РАН, Новосибирск
© 2001, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 2001, Институт систем информатики СО РАН, Новосибирск
© 2001, Институт математики СО РАН, Новосибирск
© 2001, Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск
© 2001, Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, Новосибирск
© 2001, Новосибирский государственный университет
Дата последней модификации 06-Jul-2012 (11:45:21)