Е. Ф. Васечкина*, Т. А. Филиппова

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

*E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Аннотация

Введение. Предложена имитационная модель донного фитоценоза, разработанная с использованием технологии объектно-ориентированного моделирования морских экосистем.

Материалы и методы. Численная модель роста водоросли представляет собой систему обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих процессы фотосинтеза и продуцирования органического вещества, сопровождаемые поглощением неорганических соединений азота и фосфора из морской воды, а также выделением органических веществ и кислорода в окружающую среду. В качестве управляющих переменных задаются интенсивность фотосинтетически активной радиации (ФАР), температура воды, концентрация нутриентов в воде.

Анализ результатов. Модель позволяет оценить значение концентраций азота и фосфора в тканях водоросли, скорость фотосинтеза, реальные параметры процессов поглощения нутриентов и выделения органических соединений в зависимости от значений управляющих параметров. Получены аналитические решения для стационарного состояния системы при постоянных значениях управляющих воздействий. Для параметризации фотосинтетических и кинетических параметров водоросли предлагается использовать их зависимость от величины удельной поверхности талломов. Выполнены тестовые расчеты роста биомассы красной макроводоросли Gracilaria в течение года при заданной динамике управляющих переменных (регион Южного берега Крыма). Для годового периода рассчитаны: количество выделенного кислорода, масса извлеченных из внешней среды неорганических форм азота и фосфора, содержание этих элементов в тканях водоросли; проведена оценка объема нутриентов, поступивших на следующий уровень трофической цепи (бентосные организмы и рыбы). Результаты расчетов показали хорошее соответствие опубликованным данным наблюдений в исследуемом районе.

Обсуждение и заключение. Разработанная модель будет использована в качестве отдельного блока, имитирующего динамику донного фитоценоза в трехмерной объектно-ориентированной физико-химико-биологической модели морской экосистемы.

Ключевые слова

морская экосистема, объектно-ориентированное моделирование, макроводоросли, фотосинтез, метаболические процессы, удельная поверхность талломов.

Благодарности

работа выполнена частично в рамках государственного задания по теме № 0827-2018-0004 «Комплексные междисциплинарные исследования океанологических процессов, определяющих функционирование и эволюцию экосистем прибрежных зон Черного и Азовского морей» (шифр «Прибрежные исследования») и частично по гранту РФФИ № 18-05-80028 (шифр «Опасные явления»).

Для цитирования

Васечкина Е. Ф., Филиппова Т. А. Моделирование биохимических процессов в бентосных фитоценозах прибрежной зоны // Морской гидрофизический журнал. 2019. Т. 35, № 1. С. 52–69. doi:10.22449/0233-7584-2019-1-52-69

DOI

10.22449/0233-7584-2019-1-52-69

Скачать статью в PDF-формате