К.А. Подгорный, О.А. Дмитриева.
Математическое моделирование процессов трансформации соединений биогенных элементов в экосистеме Вислинского залива Балтийского моря
Ключевые слова: экосистема; биогенные элементы; гетеротрофный бактериопланктон; фитопланктон; зоопланктон; бентос; детрит, трофическая цепь; математическое моделирование; экологическая имитационная модель
Рассмотрена общая структура имитационной модели, наиболее важные принципы описания процессов биогидрохимической трансформации соединений биогенных элементов (C, N, P, Si) и динамики растворенного кислорода в экосистеме Вислинского залива (ВЗ) Балтийского моря. По материалам многолетних наблюдений выполнена параметрическая настройка модели, проведена проверка ее адекватности и чувствительности к изменению значений параметров, рассчитана и проанализирована внутригодовая динамика соединений биогенных элементов, компонентов планктонного и бентосного звеньев экосистемы залива, количественно оценены величины времени оборота, а также потоков (балансов) растворенных и взвешенных веществ между выделенными компонентами модели. Модельными расчетами установлено, что по всем переменным имитационной модели получено достаточно хорошее качественное и количественное соответствие результатов моделирования данным непосредственных наблюдений. Практическая реализация вычислительных процедур настройки модели показала, что предлагаемые алгоритмы поиска параметров для биогидрохимического блока имитационной модели позволяют успешно решать оптимизационную задачу даже в условиях недостаточного объема данных наблюдений и сравнительно высокой их дисперсии. Необходимо обратить внимание на имеющиеся статистически достоверные межгодовые отличия значений эмпирических параметров модели. Следует с большой осторожностью использовать одни и те же значения модельных параметров при проведении вычислительных экспериментов для разных лет наблюдений и разработке прогнозов развития экосистемы залива при изменении внешних условий. Приведена количественная оценка значений времени оборота для модельных компонентов экосистемы ВЗ. Показано, что в подавляющем числе случаев имеются достоверные межгодовые различия значений времени оборота модельных переменных. Расчеты балансов растворенных органических веществ, а также азота, фосфора и кремния в составе детрита позволили сделать важный вывод о существенной роли гетеротрофного бактериопланктона и простейших организмов в процессах трансформации соединений биогенных элементов в экосистеме залива.
Индексируется в РИНЦ