Зоопланктон модели

В предыдущих главах разбирались модели популяций рыб, кормовая база которых фигурировала как входная величина. Для перехода к моделированию сообществ водных животных, содержащих в себе популяции зоопланктона или бентоса, необходимо рассмотреть особенности этих популяций с точки зрения построения их математических моделей. [c.101]

В отличие от модели, разобранной в предыдущем разделе, которая соответствует в основном бентосным организмам, большинство популяций пресноводного зоопланктона характеризуется растянутым периодом размножения. У этих популяций имеет место взаимодействие двух одновременно идущих процессов увеличения численности популяции за счет отрождения молоди и уменьшения ее за счет гибели животных. [c.107]

Одно из принципиальных отличий моделей популяций зоопланктонных организмов от моделей популяций рыб заключается в том, что элементом популяции зоопланктона являются особи, находящиеся в определенной стадии развития, в то время как в популяциях рыб элемент составляют рыбы одного возраста (возрастная группа). Если переход из одной возрастной группы в следующую жестко связан со временем, то продолжительность развития планктонного ракообразного в данной стадии — величина переменная, существенно зависящая от температуры среды, условий питания и других внешних воздействий. [c.107]

Перейдем к построению обобщенной модели популяции зоопланктонных ракообразных с целью выяснения связей продукционных характеристик популяции с биотическими условиями внешней среды, а также с экологическими и физиологическими свойствами особей, составляющих популяцию. [c.108]

МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОПУЛЯЦИИ ЗООПЛАНКТОНА И МОЛОДИ ОКУНЯ в 03. РАЗДЕЛЬНОМ [c.142]

Важным шагом в исследовании динамики экосистемы Ладожского озера стала модель сукцессии фитопланктонного сообщества Волховской губы озера, созданная В. В. Меншуткиным и О. Н. Воробьевой (1989). В этой модели фитопланктон представлен восемью отдельными комплексами. Выедание фитопланктона зоопланктоном не учитывалось. Несмотря на значительную схематизацию процессов, с помощью модели удалось воспроизвести динамику развития различных комплексов фитопланктона в соответствии с уровнем обеспеченности фосфором и изменением температурного режима. Эта модель явилась первым приближением к воспроизведению сукцессии фитопланктона в Ладожском озере. [c.196]

В модели предполагается, что элементарный состав биомассы фито- и зоопланктона неизменен и таков, что N P =40 10 1. При этом считается, что в 1 мг сырой биомассы содержится [c.200]

Скорость прироста биомассы зоопланктона определяется в модели следующим образом [c.206]

Согласно (6.3.19), в состав корма входит детрит Det — отмершая биомасса фито- и зоопланктона. Здесь уместно напомнить, что в модели DP и DN— переменные, определяющие количество органического фосфора и органического азота в детрите. В этой модели, как и во многих других, принято допущение о постоянстве элементарного состава биомасс фито- и зоопланктона. Перенесение этого допущения на детрит оправдано стремлением уменьшить число параметров для описания экосистемы. Определение концентрации детрита по формуле (6.3.20) и в формуле (6.3.13) для светопоглощения воды носит, таким образом, достаточно условный характер. [c.207]

Зоопланктон в данной модели представлен, как и в предыдущих моделях (Меншуткин, Воробьева, 1987 Астраханцев и др., 1992), в виде единого целого, характеризуемого общей биомассой. Масштабы участия фитопланктона и зоопланктона в круговороте фосфора несопоставимы (Ладожское озеро..., 1992) потребление фосфора фитопланктоном за вегетационный период достигает 230 тыс. т, тогда как регенерация фосфора зоопланктоном составляет 2.9 тыс. т в год. Поэтому использование трех переменных для описания фитопланктона и одной для зоопланктона представляется целесообразным. [c.214]

Коэффициенты смертности зоопланктона определяются в этой модели так же, как в гл. 6, формулами (6.3.15), (6.3.16). [c.221]

Разделение зоопланктона на две большие группы вызвано тем, что качественно правильное воспроизведение трофического взаимодействия между зоопланктоном и фитопланктоном, между рыбами и зоопланктоном невозможно без такого разделения. Кроме того, подобное разделение может уточнить воспроизведение самого зоопланктона в модели. [c.241]

Состояние экосистемы для всех моментов времени в данной модели описывается теми же переменными, что и в п. 7.1.2, кроме того, что вместо зоопланктона Z в состав переменных включена концентрация сырой биомассы (в мг/л) мирного или фильтрующего зоопланктона Zf и хищного зоопланктона Zp. [c.242]

Мирный зоопланктон. Скорость прироста биомассы мирного зоопланктона определяется по формуле, аналогичной (7.1.25). Отличие состоит только в том, что при калибровке модели для части соответствующих параметров были подобраны другие значения [c.244]

Хищный зоопланктон. В (7.2.16) коэффициент смертности хищного зоопланктона гпг определяется в модели по тем же формулам, что и коэффициент /Иг (см. (6.3.15), (6.3.16)). [c.244]

Полученный в модели годовой ход динамики осредненной по эпилимниону суммарной биомассы зоопланктона (рис. 45) име- [c.247]

При этом достижение максимума биомассой мирного зоопланктона предшествует достижению максимума биомассой хищного зоопланктона (рис. 45). Соотношение биомассы хищного и мирного зоопланктона в летние месяцы составляет в нашей модели 1 6 (рис. 45) и 1 5.3 в модели Т. И. Казанцевой и Т. С. Смирновой (1996 табл. 10, с. 47). [c.248]

Рис. 50. Годовая динамика суммарной биомассы фитопланктона в эпилимнионе, модель с зоопланктоном, разделенным на мирный и хищный.

Представляет интерес сравнение результатов расчетов суммарной биомассы зоопланктона в данной модели (рис. 45) и предыдущей модели авторов (рис. 38). Расчеты проведены для одних и тех же условий. Сравнение показывает качественное сходство кривых годового хода суммарной биомассы. Отличия, как представляется авторам, связаны с тем, что в последней модели более точно воспроизведено взаимодействие зоопланктона с фитопланктоном и рыбами. Это подтверждается проведенным выше сравнением результатов последних расчетов с данными наблюдений и результатами моделирования (Казанцева, Смирнова, 1996). [c.251]

В целом экологическая структура новой модели та же, что и представленная в разделе 7.1 кроме комплексов фитопланктона в число переменных, описывающих состояние экосистемы, входят зоопланктон, детрит, растворенные в воде органическое вещество, минеральный фосфор и кислород. Всего в модели для описания состояния экосистемы используется 14 параметров. [c.255]

Учитывая, что единственным биогеном, лимитирующим развитие биоты в экосистеме Ладожского озера, является фосфор, авторы построили остальные модели, ради ограничения числа переменных, как модели круговорота фосфора. В базовой модели комплекса в качестве переменных использованы три группы фитопланктона, зоопланктон, детрит, растворенное органическое вещество, растворенный минеральный фосфор и растворенный кислород. Кроме базовой модели в комплекс входят модель, в которой зоопланктон представлен обобщенными биомассами мирного (фильтрующего) зоопланктона и хиищого зоопланктона модель, содержащая подмодель зообентоса модель, в которой фитопланктон представлен в виде совокупности девяти экологических групп, названных по входящим в них доминирующим комплексам. Последняя модель создана для воспроизведения сукцессии фитопланктона в процессе антропогенного эвтрофирования озера. Здесь сукцессия — это закономерное изменение состава доминирующих комплексов фитопланктона под влиянием тех или иных воздействий на экосистему (например, изменение с годами биогенной нагрузки, возникновение заметных тенденций изменения климата, рост загрязнений и т. д.). Важность определения состава доминирующих групп фитопланктона для оценки качества воды в озере мы уже отмечали. Без воспроизведения сукцессии, перестройки фитопланктонного сообщества, как справедливо отмечает В. В. Меншуткин (1993) в монографии Имитационное моделирование водных экологических систем , картина эвтрофирования Ладожского озера не может быть полной. [c.14]

Зоопланктон. Изучается по существующим методам его исследования. Сбор качественных проб проводится сетью, сделанной из газа № 38, количественных — сетью Джеди (большая модель) из мельничного сита № 38. Сбор и обработка проб, собранных в загрязненных зонах моря, аналогичны таковым по фитопланктону загрязненных участков моря. [c.273]

Моделям конкретных сообш,еств посвяш,ена глава 7. Она начинается с разбора модели взаимодействия популяции зоопланктона (диаптомуса) с молодью окуня в оз. Раздельном. Основное место занимает описание модели сообш,ества пелагических рыб [c.8]

Существенный шаг вперед от традиционного использования схемы Вольтерра сделан Г. Г. Винбергом и С. И. Анисимовым (1966) при моделировании водной экосистемы. Блок-схема этой модели приведена на рис. 1.9. Поступающая в экосистему солнечная энергия (Р) потребляется как крупным (а), так и мелким фитопланктоном (Р). Зоопланктон подразделен на мелких фильтра-торов, непотребляемых рыбами ( [ ), крупных фильтраторов (8) и хищников (е). Рыбы (Q потребляют крупных фильтраторов и хищный зоопланктон. Бактерии т]) питаются мертвым органическим веществом (0) и сами служат пищей фильтраторам зоопланктона. [c.42]

Основная направленность рассматриваемых моделей экосистемы — это исследование процесса антропогенного эвтрофирования больших стратифицированных озер. Для того чтобы получить в результате моделирования количественные оценки процесса эвтрофирования, необходимо воспроизвести внутриводоемные потоки вещества и энергии, учитывающие основные компоненты экосистемы. К ним на данном этапе моделирования отнесены биогены (в основном азот и фосфор), фитопланктон, зоопланктон, детрит (мертвое органическое вещество), растворенное в воде органическое вещество, зообентос, рыбы и раствореншлй в воде кислород. Здесь не представлены в явном виде бактериопланктон, водные грибы, макрофиты. Бактериопланктон, играющий исключительно важную роль основного деструктора мертвого органического вещества, учитывается в моделях при параметризации процесса деструкции неявно. [c.13]

Первой из моделей в монографии является модель, созданная как объединение модели экосистемы Ладожского озера В. В. Меншуткина и О. Н. Воробьевой (1987), точнее ее биотической части, с моделью гидротермодинамики больших стратифицированных озер Г. П. Астраханцева, Н. Б. Егоровой и Л. А. Руховца (1987). Она основана на круговороте биогенов — фосфора и азота. В ней используется семь переменных. Биота представлена обобщенными биомассами фитопланктона и зоопланктона. Кроме растворенных в воде минеральных форм фосфора и азота переменными модели являются фосфор в детрите, азот в детрите и растворенный в воде кислород. Основное отличие от модели В. В. Меншуткина и О. Н. Воробьевой (1987) состояло в использовании гораздо более совершенной модели гидротермодинамики и соответственно гораздо более адекватной реальности гидродинамической информации. Кроме того, использовалась гораздо более подробная сетка вместо 60 озеро было разбито примерно на 5000 ячеек. [c.13]

В данной монографии подробно рассматриваются только трехмерные модели экосистемы озера, созданные авторами. Однако нельзя не отметить, что для Ладожского озера создано несколько интересных моделей, которые можно отнести к одно- и двухбоксовым моделям для моделирования либо отдельных звеньев экосистемы озера, либо динамики экосистемы в отдельных его частях. Прежде всего следует упомянуть модели зоопланктона для южного и центрального районов Ладоги (Казанцева, Смирнова, 1985, 1996), в которых зоопланктонное сообщество представлено более чем двумя десятками групп, на которые разделены основные популяции зоопланктона. Каждая из популяций разделена на группы по физиологическим, возрастным или трофическим признакам. В моделях воспроизведено изменение численности каждой группы зоо- [c.195]

Модель В. В. Меншуткина и О. Н. Воробьевой (1987). В этой модели использовалось двухслойное разбиение на сравнительно небольшое число ячеек — всего около 60. Средняя глубина в мелководной части озера считалась постоянной. В модели использовалась осредненная по глубине система течений, неизменная на протяжении года. Поле температуры задавалось на основе данных наблюдений. Биотическая часть модели была представлена обобщенными биомассами фито- и зоопланктона, распределенными по отдельным ячейкам, на которые разбит водоем. Гидрохимическая часть модели основалась на сведении баланса азота и фосфора как в органической, так и в минеральной формах. Состояние экосистемы описывалось шестью переменными обобщенной сырой биомассой фито- и зоопланктона А и Z концентрацией растворенных в воде форм фосфора Р, доступных для потребления водорослями концентрацией растворенных в воде форм азота N концентрацией фос ра в детрите и бактериопланктоне DP концентрацией азота в детрите и бактериопланктоне DN. Параметры и коэффициенты биохимической трансформации органического вещества и биогенов были определены В. В. Меншуткиным по данным наблюдений Ладожской экспедиции Института озероведения РАН, полученным в 1976—1979 гг. Созданная модель была верифицирована на основе данных наблюдений за период 1981—1983 гг. Несмотря на весьма значительную схематизацию гидродинамики озера и его геометрии, отсутствие в модели воспроизведения зимнего периода, модель вполне реалистично воспроизвела динамику биомассы фитопланктона в вегетационные периоды 1981—1983 гг., распределе- [c.196]

Биотическая часть этой модели кроме суммарного фитопланктона и зоопланктона содержит еще гетеротрофные бактерии и простей-щие. Гвдрохимическую часть модели составляют органический углерод, растворенные формы органического и минерального фосфора, фосфор в детрите, минеральный азот и метаболизированное, содержащее углерод вещество. Кроме того, в число переменных модели включен кислород. Все озеро (Леонов и др., 1991) разбито на 8 частей, на которые оно подразделялось ранее (Антропогенное эвтрофирование..., 1982) при изучении процессов эвтрофирования. Каждая часть разделена на эпилимнион и гиполимнион. Обмен веществом между ячейками осуществлялся только за счет адвекции. Для этого использовалась система течений, построенная по результатам расчетов течений по диагностическим моделям (Филатов, 1991). Это более реалистичная система течений, чем в модели В. В. Меншуткина и О. Н. Воробьевой (1987). Верификация модели показала удовлетворительное совпадение результатов расчетов с данными наблюдений (Леонов и др., 1991, табл. 5, 6). Модель, как утверждают ее авторы, можно использовать практически без существенной корректировки значений параметров для исследования экосистем водоемов, различающихся по своим хими-ко-биологическим свойствам. Это является несомненным достоинством модели. [c.197]

Использование уравнений турбулентной диффузии для описания переноса рассматриваемых в модели субстанций достаточно обосновано только для растворенных в воде неорганического фосфора и неорганического азота, а также для растворенного в воде кислорода. Применение этих уравнений для фитопланктона, а тем более для зоопланктона, требует специальных оговорок. Поскольку фитопланктон считается гидродинамически неЙ1ральным, то вполне обоснованно допускать его перенос течениями. Включение же в уравнение для фитопланктона диффузионного члена может привести к завышенным значениям концентрации фитопланктона в гиполимнионе. Поэтому в уравнении для фитопланктона (6.2.1) коэффициенты V v , и задаются существенно меньшими, чем в уравнениях (6.2.5)—(6.2.7). Зоопланктон нельзя считать гидродинамически нейтральным, так как он имеет собственную динамику в воде — суточные вертикальные миграции. Поэтому применение уравнения (6.2.2) для него в достаточной мере условно. Тем не менее использование этого уравнения в работах В. В. Астраханцева и коллег (Астраханцев и др., 1992 Astrakhantsev et al., 1996) позволило достаточно адекватно воспроизвести как общую биомассу зоопланктона, так и характер его распределения по акватории. Здесь уместно отметить, что вычислительные алгоритмы, реализации модели, позволяют приравнивать коэффициенты v , v , и в (6.2.2) к нулю. [c.199]

Ер — скорость выедания фитопланктона зоопланктоном. В уравнении (6.2.2) член rttz Z — скорость отмирания зоопланктона Шг — коэффициент смертности U on — скорость прироста зоопланктона. Член Zr — скорость выделения зоопланктоном минеральных форм азота и фосфора в процессе метаболизма. Эта величина вычислялась, согласно Б. Л. Гутельмахеру (Антропогенное эвтрофирование..., 1982), пропорционально тратам на обмен. Запасы детрита в модели пополняются за счет отмирания фито- и зоопланктона, а также за счет неусвоенной пищи, что отражено в конструкции члена Des (англ.) [c.200]

Изменение концентраций DP и DN в модели определяется согласно (6.3.3) и (6.3.4), причем концентрация фосфора и азота в отмершем фито- и зоопланктоне, а также в непереваренной и неусвоенной пище определяется членами A,A pDes и к,кц Des соответственно. [c.207]

Что касается масштабов явлеш1й, описываемых в модели, то она рассчитана на воспроизведение только тех эффектов и только тех масштабов природных явлений, которые реально наблюдаются с помощью имеющихся методов лимнологических исследований, проводящихся на Ладожском озере. Исходя из этого, как уже отмечалось, в модели не рассматриваются суточные изменения биотических и абиотических элементов экосистемы, суточные вертикальные миграции зоопланктона. Неполнота и неравномерность наблюдений за экосистемой озера заставили отказаться от воспроизведения в модели всех явлений, связанных с синоптическими изменениями погодных условий (например, влияние штормов на развитие фитопланктона). Этими же соображениями руководствовались авторы, используя в моделях экосистемы климатическую циркуляцию озера, соответствующую средним многолетним среднемесячным значениям внешних воздействий на водоем. Для улучшения пространственного описания процессов в данной модели используется гораздо более подробная сетка как по горизонтали, так и по вертикали. [c.214]

В модели экосистемы, подробно описанной в разделе 7.1, в отличие от фитопланктона зоопланктон представлен только обобщенной биомассой. В данном разделе описана модель, иерархическая структура которой представлена не двумя трофическими уровнями, как в других моделях экосистемы Ладожского озера, а тремя, имеющимися реально в водоеме 1-й трофический уровень — фитопланктон, 2-й трофический уровень — фильтрующий, или мирный, зоопланктон, 3-й трофический уровень — хищный зоопланктон. Четвертый трофический уровень образуют рыбы. Модель ихтиоценоза, созданная В. В. Меншуткиным как отдельная, приводится далее в гл. 8. [c.241]

Как уже отмечалось, к настоящему времени уже создано немало моделей зоопланктона, в том числе моделей зоопланктона Ладожского озера (Казанцева, Смирнова, 1985, 1996). Однако многие из этих моделей не воспроизводят взаимодействие зоопланктона с остальными элементами экосистемы и со средой обитания. В силу этого такие модели, несмотря на их несомнещ1ые достоинства, не позволяют изучить совокупную динамику в экосистеме зоопланктона с фитопланктоном и другими элементами экосистемы. С другой стороны, в рамках целостной модели экосистемы не представляется возможным использовать модели с чрезмерно подробным для общей модели описанием одного из элементов экосистемы, так как при этом может быть нарушен принцип соразмерности в точности описания разных элементов экосистемы. Кроме того, число переменных модели в описании экосистемы может стать столь значительным, что настройка и использование модели [c.241]

Анализ результатов расчетов и сопоставление их с данньши наблюдений и результатами моделирования (Казанцева, Смирнова, 1996) показывают, что модель с тремя трофическими уровнями (фитопланктон—мирный зоопланктон—хищный зоопланктон) в основном адекватно воспроизводит взаимосвязи главных компонентов экосистемы Ладожского озера. Близость результатов моделирования биомассы зоопланктона по двум весьма различным моделям (модели Т. И. Казанцевой и Т. С. Смирновой (1996) и данной модели) является еще одним аргументом в пользу дальнейшего развития моделей экосистемы, использующих сравнительно небольшое число параметров. Такие модели дают возможность с достаточной точностью воспроизвести многие внутренние связи между компонентами экосистемы. При этом ввиду небольшого числа параметров их настройка оказывается не такой сложной. [c.251]

В заключение этого раздела отметим, что результаты моделирования, полученные с помощью данной модели, могут быть использованы в модели ихтиоценоза, учитывающей пространственную структуру. Полученное в модели пространственное распределение мирного и хиищого зоопланктона представляет собой информацию о распределении корма для рыб-планктофагов. [c.251]

Отличия данной модели от модели, описанной в разделе 7.1, далее связаны только с тем, что вместо трех групп фитопланктона фигурирует девять комплексов. Соответствующие изменения, используя информацшо из табл. 7.3.3, следует внести в коэффициенты смертности, а также заменить коэффициенты съедобности водорослей зоопланктоном на следующие [c.259]

Все рассмотренные выше модели экосистемы Ладожского озера по существу являются моделями пелагиали озера. В этих моделях, кроме модели А. В. Леонова и др. (1991), гидробионты представлены только фито- и зоопланктоном либо в виде единой обоб- [c.273]

Нельзя не отметить, что роль планктонных животных в регенерации фосфора гораздо больше. Зоопланктоном выделяется 2940 т фосфора за год, регенерация его из органического вещества бактериопланктоном составляет 1725 тыс. т в год (Ладожское озеро..., 1992). Тем не менее роль зообентоса заметна и учет зообентоса при моделировании круговорота фосфора в экосистеме водоема позволит уточнить описание процессов обмена веществом в экосистеме озера. Кроме того, распределение биомассы зообентоса является необходимой информацией для модели ихтиоценоза, учитывающей пространственное распределение корма для рыб, в том числе рыб-бентофагов. [c.275]

Как и в предыдущих моделях авторов, здесь предполагается, что элементарный состав биомассы фито- и зоопланктона неизменен и таков, что в нем N P = 40 10 1. При этом считается, что в 1 мг сырой биомассы фито- и зоопланктона, а также детрита содержится 2.5 мкг фосфора (Меншуткин, Воробьева, 1987). Напомним, что тогда коэффициент пересчета = 2.5 мкгР/мг сырой биомассы (планктона или детрита). Для зообентоса в модели принято, что 1 мг сырой биомассы содержит 1.25 мкг фосфора (Меншуткин, 1993, с. 18). Кроме того, при создании модели было принято также, что в элементарных ячейсах, на которые подразделено озеро, если не учитывать процессы переноса субстанций, должен иметь место баланс по фосфору (закон сохранения). Его формулировка приведена далее при описании дискретной модели. [c.276]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология