Численное моделирование биогеохимических циклов углерода в болотных экосистемах
УДК 574.4:52-17
DOI:
https://doi.org/10.14258/izvasu(2022)4-16Ключевые слова:
круговорот углерода, парниковый эффект, биогеохимический цикл, математическая модель, особые точки, фазовый портрет, фокус, предельный циклАннотация
Предложена динамическая модель биогеохимических циклов углерода в болотных экосистемах. Существуют быстрые и медленные биогеохимические циклы. Быстрые циклы действуют в биосфере и включают фотосинтез, вегетативный рост и разложение. Болотные экосистемы являются одним из значимых резервуаров биогеохимических циклов. Известно, что в болотах законсервированы огромные запасы углерода в виде слаборазложившегося органического вещества и они являются активным источникам метана и стоком углекислого газа из атмосферы.
Математические модели динамических процессов в экологии можно разделить на две категории: количественные и качественные. Количественные модели, как правило, направлены на решение задач прогнозирования числовых показателей динамики реальных систем. Чтобы успешно применять количественные модели, они должны быть модифицированы с учетом специфических климатических условий, особых видов болотных растений, растительности и гидрологического режима.
Качественные модели, записанные как системы дифференциальных уравнений, предполагают нахождение особых точек, их классификацию и исследование на устойчивость, построение фазовых портретов и т.п. Такие модели редко поддаются количественной проверке, но дают важные знания и понимание процессов в природе.
Проведено качественное исследование системы обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих циклы углерода, исследованы типы особых точек, построены интегральные кривые и фазовые портреты.
Скачивания
Библиографические ссылки
Блог Стива Истербрука. http://www.easterbrook.ca/ steve/ 2015/08/who-first-coined-the-term-greenhouse-effect/].
Сайт: Обсерватория Земли НАСА. Углеродный цикл. https://earthobservatory.nasa.gov.
Кашапов Р.Ш. Основные факторы и особенности пространственно-временной дифференциации углеродных циклов // Вестник Удмуртского ун-та. Серия: Биология. Науки о земле. 2008. Вып. 1.
Janse J.H., van Dam A., Hes E.M.A., de Klein J.J.M., Finlayson M. et al. Towards a global model for wetlands ecosystem services // Current Opinion in Environmental Sustainability. 2019. № 36.
Farmer J., Matthews R., Smith J.U., Smith P., Singh, B.K. Assessing existing peatland models for their applicability for modelling greenhouse gas emissions from tropical peat soils. Curr. Opin. Environ. Sustain. 2011. № 3.
Asaeda T., Baniya M.B., Rashid M.H. Effect of floods on the growth of Phragmites japonica on the sediment bar of regulated rivers: a modelling approach // Int J River Basin Manage. 2011. № 9.
Тарко А.М. Антропогенные изменения глобальных биосферных процессов // Математическое моделирование. М., 2005.
Кондратьев К.Я., Крапивин В.Ф. Моделирование глобального круговорота углерода. М., 2004.
Завалишин Н.Н., Логофет Д.О. Моделирование экологических систем по заданной диаграмме «запасы — потоки» // Математическое моделирование. 1997. Т. 9. № 9.
Федотов А.М., Медведев С.Б., Пестунов А.И., Пестунов И.А. О нестандартном поведении минимальной модели углеродного цикла // Вестник НГУ. Серия: Информационные технологии. 2011. Т. 9. Вып. 1.
Famiglietti C.A., Smallman T.L., Levine P.A., Flack-Prain S. et al. Optimal model complexity for terrestrial carbon cycle prediction // Biogeosciences. 2021. № 18. https://doi. org/10.5194/bg-18-2727-2021.
Эрроусмит Д.К., Плейс К. Обыкновенные дифференциальные уравнения: Качественная теория с приложениями. М., 1986.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Izvestiya of Altai State University is a golden publisher, as we allow self-archiving, but most importantly we are fully transparent about your rights.
Authors may present and discuss their findings ahead of publication: at biological or scientific conferences, on preprint servers, in public databases, and in blogs, wikis, tweets, and other informal communication channels.
Izvestiya of Altai State University allows authors to deposit manuscripts (currently under review or those for intended submission to Izvestiya of Altai State University) in non-commercial, pre-print servers such as ArXiv.
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0) that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
