Як це працює
Симуляція інтегрує 4-рівневу модель поживні речовини-фітопланктон-зоопланктон-риба-апекс (NPZFA) методом Ейлера. Поживні речовини надходять ззовні і рециклюються з мертвої біомаси. Фітопланктон росте на поживних речовинах за кінетикою Міхаеліса-Ментена і поїдається зоопланктоном.
Візуалізація частинок ліворуч показує відносні розміри популяцій у вигляді анімованих планктонів, риб і хижаків. Часовий ряд праворуч відстежує всі популяції протягом 500 часових кроків.
dP/dt = r·N·P/(K+N) - g·P·Z - m_P·P
dZ/dt = e·g·P·Z - p·Z·F - m_Z·Z
dF/dt = e·p·Z·F - q·F·A - m_F·F - рибальство·F
dA/dt = e·q·F·A - m_A·A
e = трофічна ефективність (10%), g,p,q = швидкості хижацтва
Часті запитання
Що таке трофічна мережа?
Трофічна мережа (харчова мережа) описує харчові зв'язки в екосистемі. Кожен трофічний рівень відповідає позиції в ланцюгу передачі енергії: продуценти (фітопланктон) → первинні споживачі → вторинні → апекс-хижаки.
Що таке модель Лотки-Вольтерра?
Рівняння Лотки-Вольтерра моделюють динаміку «хижак-жертва»: жертва росте логістично та поїдається хижаком; хижак росте, поїдаючи жертву, і вмирає з природною швидкістю. Система продукує характерні коливання популяцій.
Яку роль відіграє фітопланктон в океані?
Фітопланктон — мікроскопічні водорості, що становлять основу більшості морських харчових мереж. Вони здійснюють близько половини фотосинтезу Землі, фіксуючи CO₂ в органічну речовину та рухаючи біологічний вуглецевий насос.
Що таке правило 10% в екології?
Правило 10% стверджує, що в середньому лише близько 10% енергії передається від одного трофічного рівня до наступного. Решта втрачається як тепло, обмежуючи кількість реальних трофічних рівнів до 4–5.
Як відбувається кругообіг поживних речовин в океані?
Мертві організми і екскрети осідають і розкладаються бактеріями, вивільняючи розчинені неорганічні поживні речовини (азот, фосфор), що живлять фітопланктон. Апвелінг підіймає багату поживними речовинами глибинну воду на поверхню.
Що спричиняє трофічні каскади?
Трофічний каскад — це коли зміни на одному рівні поширюються по харчовій мережі. Наприклад, видалення апекс-хижаків (акул) знімає тиск на рибу, яка надмірно поїдає зоопланктон, спричиняючи цвітіння фітопланктону.
Що таке евтрофікація?
Евтрофікація — надмірне збагачення води поживними речовинами, типово азотом і фосфором з сільськогосподарських стоків. Це спричиняє цвітіння водоростей, що виснажує кисень при розкладанні, створюючи мертві зони.
Як зміна клімату впливає на харчові мережі океану?
Потепління океанів посилює стратифікацію, знижуючи підйом поживних речовин і продуктивність фітопланктону. Закислення океану впливає на кальцифікуючі організми. Зміни ареалів порушують синхронність хижак-жертва.
Що таке несуча ємність в екології?
Несуча ємність (K) — максимальний розмір популяції, яку середовище може підтримувати невизначено. Коли популяції перевищують K, ресурсне обмеження, хвороби або хижацтво повертають їх до рівноваги.
Що таке біологічний вуглецевий насос?
Біологічний вуглецевий насос — це процес, за якого фітопланктон фіксує атмосферний CO₂ шляхом фотосинтезу і депонує вуглець у глибокий океан через осідання органічних частинок. Він видаляє близько 10 ГтC на рік.