Институт физики атмосферы
им. А.М.Обухова РАН

DYNAMIC COMPARTMENT APPROACH FOR MODELLING REGIMES OF CARBON CYCLE FUNCTIONING IN BOG ECOSYSTEMS

N.N. Zavalishin
Ecological Modelling, 2008, Vol. 213, pp. 16–32

Аннотация

В настоящей работе развит метод построения динамической модели экосистемы по заданной диграмме “запасы-потоки”, предложенный Ю.М. Свирежевым в работе [Svirezhev Y.M., 1997. On some general properties of trophic networks. Ecol. Model. 99, 7–17]. Метод применяется к исследованию динамических режимов функционирования круговорота углерода в экосистеме типичного переходного болота бореальной зоны. Экосистемы часто представляются статическими схемами “запасы-потоки”, отражающими их структуру и обмен веществом или энергией между их компонентами в определенные моменты времени. Используя данные таких диаграмм, собранные в ходе полевых биологических исследований, можно построить динамическую модель экосистемы с тем, чтобы прогнозировать ее будущее поведение при внешних природных и антропогенных воздействиях. Изучена устойчивость как заданного измеренной схемой равновесия, так и альтернативных стационарных состояний и более сложных аттракторов при возмущениях двух параметров, соответствующих повышению атмосферной концентрации CO2 в силу глобального потепления, и интенсивности оттока углерода из пула мертвой органики и опада, зависящей от уровня водного зеркала и скорости торфообразования. Вычисление бифуркационных кривых дает области устойчивого функционирования углеродного цикла. Состояния равновесия помимо переходного можно интерпретировать как верховое болото, луг, лес и топь. Повышение атмосферного содержания углекислого газа ведет к потере устойчивости переходного болота, появлению колебательного режима, переходящего затем к странному аттрактору по сценарию удвоения периода. Модель богата хаотическими режимами, служащими в качестве переходных между равновесными и периодическими состояними. Другой модельный хаотический режим формируется из лесного равновесия и существует в той же параметрической области, что и заданное измерениями равновесие.

Статья посвящается светлой памяти проф. Ю.М. Свирежева