|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Параметр перемещения клеток-агентов как главный фактор формирования режима функционирования модельной популяции фитопланктона в двуслойной средетезисы доклада Тезисы
- Авторы: Фурсова П.В., Ризниченко Г.Ю., Погосян С.И.
- Сборник: XXXI Международная конференция "Математика. Компьютер. Образование": Тезисы
- Тезисы
- Год издания: 2024
- Издательство: Автономная некоммерческая организация Ижевский институт компьютерных исследований
- Местоположение издательства: Ижевск
- Первая страница: 95
- Последняя страница: 95
- Аннотация: Для осуществления жизнедеятельности клеткам фитопланктона необходимы свет и питательные вещества. Их доступность можно регулировать с помощью перемещения, однако, далеко не все группы фитопланктона способны к активному движению. Кроме того, некоторые природные водные системы обладают четко выраженной двуслойной структурой. Например, для краевых северных морей характерно наличие двух практически неперемешиваемых слоев воды с разной плотностью и соленостью. Возникает естественный вопрос: как поддерживаются в стационарном состоянии популяции водорослей в такой системе? В литературе описано вертикальное перемещение макроколоний диатомей за счет плавучести, регулируемой посредством газовых пузырьков [1], проводилось исследование влияние турбулентности на фотосинтез фитопланктона на основе кинетической теории макроскопических частиц [2]. Однако в этих работах не принималось в расчет четкое разделение среды на слои с разными характеристиками. В специализированной интегрированной среде разработки NetLogo (http://ccl.northwestern.edu/netlogo/) разработана агентная модель динамки численности популяции диатомовых водорослей, обитающих в двуслойной среде. Компьютерная популяция состоит из совокупности клеток-агентов. В верхнем слое среды содержание питательных веществ принимается равным нулю, интенсивность света падает с глубиной (по вертикали) в соответствии с экспоненциальным законом. В нижнем слое освещенность отсутствует, питательные вещества распределены равномерно, находятся в достатке, их содержание в ячейке не изменяется при потреблении клетками-агентами. Популяция клеток водоросли разбита на 2 группы – клетки, находящиеся в верхнем слое среды (ups) и нижнем (downs). Состояние агента описывается плотностью и внутриклеточным содержанием минеральных веществ. Для каждой клетки возможны следующие действия: увеличение или уменьшение плотности; запасание или расходование минеральных веществ; деление; смерть; переход из одной группы в другую; случайное перемещение на заданное расстояние. Правила поведения агентов, функциональные зависимости и значения параметров, использованные в модели, описаны в работе [3]. Модельные эксперименты показали влияние поверхностной освещенности на характер поведения общей численности популяции, а также распределения агентов между группами. Кроме того, существенным фактором оказалось расстояние, на которое агент смещается в случайном направлении в каждый момент времени. Его можно сопоставить с условиями среды, вызывающими вынужденные перемещения клеток фитопланктона. Так, сильное увеличение этого параметра будет соответствовать повышению волнения на море. Кроме того, влияние на нахождение фитопланктона в той или иной точке среды может оказывать и фактор турбулентности разных видов. Проведенные численные эксперименты показали, что увеличение расстояния, на которое смещаются клетки, в условиях благоприятной поверхностной освещенности приводит к снижению общей численности клеток в сравнении с аналогичным экспериментом в отсутствии значительных перемещений. В условиях более высокой поверхностной освещенности общая численность клеток, перемещающихся на большие расстояния, становится выше, поскольку они оказываются в меньшей степени подверженными фотодеструкции. Динамика численностей каждой из групп также изменяется: при благоприятной поверхностной освещенности максимумы численностей верхних и нижних клеток сменяют друг друга так же, как при пониженной освещенности и несущественных перемещениях.Исследование выполнено в рамках научного проекта государственного задания МГУ №121032500060-0.
- Добавил в систему: Фурсова Полина Викторовна