Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Аналітична модель евтрофікації




Спробуємо тепер, виходячи із загальноекологічних міркувань про трансформацію речовин у системі і ґрунтуючись на асимптотичних оцінках, максимально спростити модель, щоб провести її аналітичне дослідження.

У блоці ”Консументи” поєднуються біомаси зоопланктону, бентосу, риб і т. ін., але навіть при такій агрегації в реальних екосистемах біомаса консументів є малою величиною порівняно з біомасами продуцентів або бактеріопланктону. Водночас у цьому блоці постійно відбувається переробка значних кількостей речовини: виїдається фітопланктон, виділяється детрит. З іншого боку, звичайно біомаса консументів – порівняно повільно змінний компонент екосистеми. Це пояснюється тим, що, по-перше, консументи пов’язані в ієрархічні трофічні ланцюги зі стійкою структурою, а по-друге – мають доволі складну трофічну поведінку, що дає їм змогу значно меншою мірою залежати від коливань ресурсу.

Усе це дає підстави розглядати консументи як проточний блок, в якому відбувається швидка трансформація речовини. Тому можна вважати, що qaz» qzs та dz / dt має порядок e, де e << 1 – малий параметр.

Тоді z (tz 0 = const, а

qaz = Va (a, z) z» Va (a, z 0) z 0,

де Va (a, z) – трофічна функція споживання фітопланктону консументами.

У природних системах трофічні ланцюги, як правило, є напруженими і ефект насичення відсутній. Якщо до того ж припустити, що внутрішньовидовою конкуренцією серед консументов можна знехтувати, то, Va (a, z) z природно записати у вигляді: Va (a, z 0) z 0» m 1 az 0 =
= a. При цьому константа a описує певну додаткову «смертність» фітопланктону за рахунок консументів. Збільшення складності трофічних ланцюгів в екосистемі (як і збільшення біомаси консументів) призводить до зростання a.

Оскільки характерні часи росту мікроорганізмів є меншими за характерні часи решти процесів, то можна вважати, що біомаса бактерій не лімітує швидкості біорозкладу органічної речовини: чисельність бактерій-деструкторів швидко підлаштовується до змін середовища, практично не затримуючи процес розкладання. Звичайно, це справджується тільки для доволі усереднених систем, в яких не враховуються різні ефекти температурного, світлового, токсичного і т. ін. інгибіювання.

З урахуванням ієрархії часу відповідні рівняння для бактерій в (1) точніше було б записати у вигляді:

e = qsbqbn.

Величина b (t) швидко прямує до свого стаціонарного значення, яке природно вважати функцією біомаси детриту: чим більшою є кількість мертвої органіки, тим більшою є біомаса бактерій, які її розкладають. Отже, при t ® ¥: b (t) ® b* (s)» l s.

Після цього можна вважати, що потік qsb приблизно дорівнює потоку qbn,оскільки біомаса детриту s у бактеріальному масштабі часу є повільною змінною, і тому db */ dt» 0. Потік qsb можна виразити в такому вигляді:

qsb = qsb (s, b, x) = m0(x) Q (s, b),

де m0(x) – кисневий коефіцієнт, Q (s, b) – швидкість мінералізації органіки.

При таких припущеннях Q (s, bQ (s, b *)» l0 s. Таким чином, qsb = l0m0(x) s = s m(x). Тут m(x) – коефіцієнт бактеріального розпаду детриту, який залежить від концентрації кисню у воді (рис. 2).

Рис. 2. Залежність швидкості бактеріального розкладання детриту від концентрації кисню у воді

Функція m(x) відображає зміну швидкості біорозкладу при перемиканні від аеробних до анаеробних умов: і – певні порогові значення концентрації О2; х > відповідає аеробним умовам, х < – анаеробним, а при < х < встановлюються певні проміжні режими.

Нехай qna = aVn (n, а), де Vn (n, а) – трофічна функція споживання біогенів фітопланктоном.

У найпростішій моделі вважається, що Vn = Vn (n). Оскільки Vn (0) = 0 і Vn (¥) < ¥, то для конкретного завдання Vn (n) можна використовувати функцію Моно:

Vn (n) = ,

де a – максимальна швидкість росту фітопланктону, d – константа Міхаеліса.

Природна смертність фітопланктону задається у вигляді: qas = maa; тоді сумарна втрата біомаси фітопланктону:

qas + qaz = maa + a = r a.

Можна вважати, що потік кисню, утворюваного при фотосинтезі, лінійно залежить від біомаси фітопланктону: qaх = qaх (а) = b a, де b – коефіцієнт швидкості виділення кисню.

Нарешті, qхb = g qsb, де g – коефіцієнт споживання кисню при розкладі органічної речовини.

Збираючи всі зроблені правдоподібні припущення, можна звести модель (1) з до вигляду:

= – r a; = – + s m(x);

= r as m(x); (1)

= k (xnx) + b a – g s m(x) .





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-10-06; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 436 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

В моем словаре нет слова «невозможно». © Наполеон Бонапарт
==> читать все изречения...

4203 - | 4157 -


© 2015-2026 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.013 с.