In the north-eastern part of the Black Sea, the seasonal complexes of dominant species of phytoplankton were fixed: small-celled diatom (spring), coccolithophores (late spring, early summer) and large diatoms (summer and autumn). In May-June 2005 and 2006, two invasive species of marine diatoms Chaetoceros throndsenii (maximal abundance 1.92 9 10 5 cells/l) and Chaetoceros minimus (1.6 9 10 5 cells/l) were recorded. These species have been incorporated in the complex of the late spring and early summer and grew simultaneously with the coccolithophore Emiliania huxleyi. The coccolithophore was dominant species, whose abundance had reached the level of a bloom. C. throndsenii was observed over the entire area from the coast to the centre of the sea; C. minimus were recorded at coastal stations and only at two stations of the open sea. Stratification of the water mass and the low (below the Redfield) ratio of nitrogen to phosphorus were observed at this time. Then, C. throndsenii was not marked even once, and C. minimus has been registered once on a shelf in June 2011. Experimental studies (2005) have shown that intensive growth C. throndsenii requires the simultaneous addition of nitrogen and phosphorus in a ratio close to the Redfield ratio. C. minimus shows the intensive growth only at high concentrations of phosphorus and at low nitrogento-phosphorus ratio (the experiment was carried out in June 2011). Mathematical modelling shows that C. throndsenii and Emiliania huxleyi form a stable couple whose growth is limited by different factors: the diatoms by nitrogen and the coccolithophores by phosphorus. C. minimus might not be able to form a stable couple with coccolithophores because they have the same limiting factor, i.e. phosphorus. However, this species could become the dominant one, if low (0.5-1) nitrogen-tophosphorus ratio conditions were stable for more than 2 months. However, this scenario is improbable in natural circumstances since the existence of this complex seasonal rarely exceeds 1.5 months.
In spring and early summer 2005, a new Mediterranean diatom species, Chaetoceros trondsenii, was noted in phytoplankton of the northeastern Black Sea. The parameters of the created phytoplankton spe cies dynamics model were determined in experiments with nitrogen and phosphorus supply. Computational experiments with the model gave the following results: for Chaetoceros trondsenii establishment in an ecosys tem, an elevated stability of the water column (water rate exchange in the upper mixed layer should be lower than 0.1 day -1 ), a relatively high initial number of this species, and low values of nitrogen and phosphorus concentration at the boundary of the seasonal thermocline are necessary. The hypothesis of the introduction of the species into the Black Sea by the raised intrusion of Mediterranean water in winter is more preferable than the hypothesis of releases of the species with ballast water.
Аннотация. Популяция рыб в водоеме подвержена различным воздействиям окружающей среды, существенную роль играет антропогенное влияние, в том числе промысловое. В работе прослеживается динамика размерной структуры популяции в условиях изменения среды без промысла и под его воздействием. Популяционные характеристики соответствуют пелагическим или полупелагическим рыбам, близким примером являются популяции минтая Theragra сhalcogramma, обитающие в морях северной части Тихого океана. Для исследования промысловых воздействий решается задача оптимизации режима сбора урожая по критерию максимизации дохода за рассматриваемый период времени. Исследовано воздействие пополнения на популяционную динамику и вылов. Выявлен сглаживающий эффект размерной структуры по отношению к изменениям среды обитания и промыслу. Сезонные изменения в среде обитания способствуют еще большей устойчивости популяции.Ключевые слова: математическая модель, популяция, оптимальный сбор урожая, динамика численности, рыболовство, промысел.
ВВЕДЕНИЕВ работе предпринята попытка достаточно подробного анализа промысла в популяции рыб и возможных последствий промысла для популяции, ее состояния и функционирования. Исследование подобной проблемы средствами математического моделирования весьма полезно для построения эффективной системы управления рыбным промыслом. Мы исследуем промысловую популяцию с использованием одной из доступных для изучения популяционных структур -размерной. Речь идет о линейном размере особи -характерной длине. Для рыб это одна из легко измеряемых характеристик, она является существенной характеристикой особи.Природные популяции подвергаются антропогенным воздействиям разных видов, среди которых наиболее частыми являются загрязнение и сбор урожая [1][2][3]. Эти воздействия можно трактовать как управляющие. В применении к биологическим системам задачи управления и оптимизации чаще всего существенно нелинейны, что создает трудности в применении известных методов при исследовании проблем существования допустимых и оптимальных решений. Вместе с тем, такие задачи имеют глубокие приложения в изучении биологических процессов, что было, в частности, * abakumov@iacp.dvo.ru ** izrailsk@ iacp.dvo.ru
Ключевые слова: математическая модель, популяция, размер особи, флуктуации среды обитания, оптимальный сбор урожая, рыболовство, промысловое усилие, доход Работа выполнена при частичной финансовой поддержке комплексной программы фундаментальных исследований Дальневосточного отделения РАН «Дальний Восток», проект № 15-I-4-006 o (0262-2015-0067).
Ключевые слова: динамика сообщества, бифуркация, модель Рикера, фитопланктон, зоопланктон, взаимодействие по принципу «хищник-жертва», каннибализм Работа выполнена при частичной поддержке РФФИ (проект № 18-01-00213).
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.