модель НПЗ
Модель NPZ представляет собой самое основное абстрактное представление, выраженное в виде математической модели, пелагической экосистемы , которая исследует взаимосвязь между количествами питательных веществ , фитопланктоном и зоопланктоном как меняющиеся во времени состояния , которые зависят только от относительных концентраций различных состояний в данное время. [1]
Одной из целей пелагической экологии является понимание взаимодействий между доступными питательными веществами (т. е. основной ресурсной базой), фитопланктоном и зоопланктоном. Самые основные модели, проливающие свет на эту цель, называются моделями питательных веществ, фитопланктона и зоопланктона (NPZ). Эти модели являются подмножеством моделей экосистемы . [2]
Нереалистичный, но поучительный пример модели NPZ представлен в работе Franks et al. (1986) [3] ( модель FWF-NPZ ). Это система обыкновенных дифференциальных уравнений, которая исследует изменение во времени растворенных и ассимилированных питательных веществ в идеальной верхней толще воды, состоящей из трех переменных состояния, соответствующих количеству питательных веществ (N), фитопланктона (P) и зоопланктона (Z). Эта модель закрытой системы показана на рисунке справа, где также показаны направления «потока» каждой величины состояния.
Эти взаимодействия, которые предполагаются пространственно однородными (и поэтому называются «нульмерной» моделью), описываются в общих чертах следующим образом.
где параметры и переменные определены в таблице ниже вместе с номинальными значениями для «стандартной среды».
Пример 60-дневной последовательности показанных значений показан на рисунке справа. Каждое состояние имеет цветовую кодировку (питательные вещества — черный, фитопланктон — зеленый и зоопланктон — синий). Обратите внимание, что первоначальная концентрация питательных веществ быстро расходуется, что приводит к цветению фитопланктона до тех пор, пока зоопланктон не начнет агрессивно пастись примерно на 10-й день. В конце концов обе популяции падают до очень низкого уровня, а сохраняется высокая концентрация питательных веществ. В следующем разделе модель более усложняется, чтобы повысить реалистичность.
