Математическое описание экосистемы пелагиали озера Байкал Зоркальцев Валерий Иванович Иркутский государственный университет, д.т.н, Иркутск Казазаева Анна Васильевна Иркутский государственный университет, Иркутск Мокрый Игорь Владимирович ИСЭМ СО РАН, с.н.с., Иркутск п. Большие Коты, Байкал, Россия 25 – 29 июня 2007 года Юнит-4 Исследование структуры и эволюции экосистем водоемов Байкальского региона

Цели 1. Выработка системы (количественно и понятийно взаимосвязанных) представлений о динамике жизнедеятельности отдельных видов организмов пелагиали оз.Байкал и их взаимодействий. 2. Систематизация накопленных данных и освоение знаний. Оценка параметров динамики жизнедеятельности и взаимодействия организмов по имеющимся экспериментальным данным. 3. Анализ полноты и надежности (в т.ч. противоречивости) накопленных данных отдельных экспериментальных исследований. 4. Построение имитационной модели функционирования экосистемы пелагиали оз.Байкал (динамики жизнедеятельности и взаимодействия основных видов). 5. Изучение механизмов функционирования экосистемы оз.Байкал на имитационной модели.

Схема трофический взаимоотношений между популяциями организмов пелагиали оз. Байкал: Солнечный свет Фитопланктон Бактерии Эпишура Макрогектопус Голомянки Омуль Нерпа Насекомые Желтокрылка Коловратки Инфузории Донные гаммариды

Схема трофический взаимоотношений между возрастными группами макрогектопуса, большой и малой голомянок Обозначения : потоки, связанные со смертностью за счет выедания; потоки, связанные с рождением или переходом в другую возрастную группу.

Задачи 1. Разработка методов оценки параметров динамики популяций в стационарном состоянии. 2. Построение модели межгодовой динамики численности популяций макрогектопус, большая и малая голомянки. 3. Построение межгодовой модели взаимодействия потоков биомасс в трофическом звене популяций макрогектопуса, большой и малой голомянок.

Исходные данные Графики процентного соотношения рыб разных возрастов для популяций большой и малой голомянок соответственно. /Стариков В.Г./

Полученные оценки Коэффициентов рождаемости: - особи большой голомянки – 500 личинок/год - особи малой голомянки – 597,6 личинок/год - особи макрогектопуса – [87-206] яиц/год Коэффициентов смертности: - взрослых особей большой голомянки – 0,48; - взрослых особей малой голомянки – 0,68; - сеголеток большой и малой голомянок 5,69. -особей обеих возрастных групп популяции макрогектопуса 5,69.

Структура моделей динамики численности Для малой голомянки: Для большой голомянки: Для макрогектопуса:

Значения параметров моделей. Малая голомянка – Большая голомянка – Макрогектопус – Начальные условия в точке равновесия: Для малой голомянки: Для большой голомянки: Для макрогектопуса:

Обратные связи Коэффициент смертности: Коэффициент рождаемости: Для малой голомянки – Для большой голомянки –

Период колебания численности популяций на примере популяции малой голомянки. Расчеты модели динамики численности

График колебания численности популяций макрогектопуса, большой и малой голомянок. Расчеты модели динамики численности

Итоги на текущий момент Построены модели: - модель, описывающая годовую динамику численности популяций в трофическом звене «макрогектопус, большая и малая голомянки» экосистемы пелагиали озера Байкал. - модель, описывающая годовую динамику потоков биомасс в трофическом звене «макрогектопус, большая и малая голомянки» экосистемы пелагиали озера Байкал. Результаты экспериментальных расчетов на моделях показали: Период колебаний полученных моделей составляет около 3 - 3,5 лет, что не противоречит поведению реальной системы. Модели ведут себя устойчиво, после возмущений сходятся к одному и тому же равновесному состоянию. Соотношения численностей и биомасс популяций макрогектопуса, большой и малой голомянок близки к имеющимся экспериментальным данным.

Перспективы Планируется развитие данной работы в следующих направлениях: - разработка более подробных моделей, учитывающих сезонную динамику при взаимодействии основных видов организмов (эпишура, макрогектопус, большая и малая голомянки); - подробное изучение полученных моделей. Выработка и проверка гипотез, позволяющих получить более полную картину о механизмах функционирования экосистемы пелагиали; - исследование движения и трансформации энергии и вещества в трофической цепи экосистемы пелагиали оз.Байкал.

Спасибо за внимание!