Агентная модель динамики численности популяций диатомовых водорослей краевых арктических морей в летний период

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Предложена гипотеза функционирования популяции диатомовых водорослей в условиях четко выраженной стратификации толщи воды. Предполагается, что в верхнем освещенном слое воды клетки накапливают биомассу за счет фотосинтеза. В нижнем слое, богатом минеральными веществами, клетки восполняют свои внутриклеточные запасы. Перемещение из одного слоя в другой позволяет компенсировать недостаток ресурсов. Погружение происходит в результате седиментации, а подъем – за счет выделения углекислого газа в процессе дыхания в виде микропузырьков. На основе этой гипотезы построена агентная модель популяции. Расчеты показали, что вертикальные перемещения обеспечивают существование популяции. Различные режимы поверхностной освещенности позволяют получить разнообразные распределения численностей клеток в верхнем и нижнем слое воды, что согласуется с данными экспедиционных наблюдений.

Об авторах

П. В. Фурсова

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова,
Биологический факультет

Автор, ответственный за переписку.
Email: fursova@biophys.msu.ru
Россия, Москва

Г. Ю. Ризниченко

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова,
Биологический факультет

Email: fursova@biophys.msu.ru
Россия, Москва

И. В. Конюхов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова,
Биологический факультет

Email: fursova@biophys.msu.ru
Россия, Москва

С. И. Погосян

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова,
Биологический факультет

Email: fursova@biophys.msu.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Беляев В.И. Кинетическая теория систем, состоящих из макроскопических частиц и ее приложение к задачам экологии. Севастополь: МГИ НАН Украины, 1998. 236 с.
  2. Демидов А.Б., Шеберстов С.В., Гагарин В.И. Оценка годовой величины первичной продукции Карского моря // Океанология. 2018. Т. 58. № 3. С. 391–403.
  3. Ильяш Л.В. Жизненные стратегии у морских планктонных микроводорослей / автореферат дисс. … д. биол. н. Москва, 1998 г.
  4. Крупаткина Д.К., Селивановский Д.А., Стунжас П.А. О регулируемой посредством газовых пузырьков плавучести одной из колониальных форм диатомеи Thalassiosira // Изв. РАН. Серия биол. 1994. № 3. С. 453—461.
  5. Лелеков А.С., Тренкеншу Р.П. Моделирование динамики азотистых соединений в клетках микроводорослей. 2. Хемостат // Матем. биология и биоинформ. 2019. Т. 14. № 2. С. 450–463.
  6. Стельмах Л.В., Мансурова И.М. Физиологический механизм выживания динофитовых водорослей в условиях биогенного лимитирования // Биология внутренних вод. 2021. № 2. С. 198–207.
  7. Стунжас П.А., Сапожников Ф.В. Эти удивительные диатомеи // Природа, 2000, № 5. С. 12–18.
  8. Флинт М.В., Арашкевич Е.Г., Артемьев В.А. и др. Экосистемы морей Сибирской Арктики. Материалы экспедиционных исследований 2015 и 2017 гг. Москва: Институт океанологии им П.П. Ширшова РАН, 2018. 232 с.
  9. Шоман Н.Ю. Совместное действие света, температуры и обеспеченности азотом на скорость роста и содержание хлорофилла а у морских диатомовых водорослей / дисс. … канд. биол. наук, Севастополь, 2020, 149 с.
  10. Экосистемы Карского моря и моря Лаптевых. Экспедиционные исследования 2016 и 2018 гг. М.: Издатель Ерхова И.М., 2021. 368 с.
  11. BelyaevV.I. Modelling the influence of turbulence on phytoplankton photosynthesis // Ecological Modelling. 1992. V. 60. № 1. P. 11–29.
  12. Demidov A.B., Mosharov S.A., Makkaveev P.N. Patterns of the Kara Sea primary production in autumn: Biotic and abiotic forcing of subsurface layer // Journal of Marine Systems. 2014. V. 132. P. 130–149.
  13. Demidov A.B., Gagarin V.I., Vorobieva O.V. et al. Spatial and vertical variability of primary production in the Kara Sea in July and August 2016: the influence of the river plume and subsurface chlorophyll maxima // Polar Biology. 2018. V. 41. № 3. P. 563–578.
  14. Edwards K.F., Thomas M.K., Klausmeier C.A., Litchman E. Allometric scaling and taxonomic variation in nutrient utilization traits and maximum growth rate of phytoplankton // Limnol. oceanogr. 2012. V. 57. № 2. P. 554–566.
  15. Goldman J.C., McCarthy J.J. Steady state growth and ammonium uptake of a fast-growing marine diatom1 // Limnol. oceanogr. 1978. V. 23. № 4. P. 695–703.
  16. Kuznetsov A.G., Konyukhov I.V., Pogosyan S.I. et al. Microfluorimeter for studying the state of photosynthetic apparatus of individual cells of microalgae // Oceanology. 2021. V. 61.P. 1055–1063.
  17. Litchman E., Klausmeier C.A., Miller J.R. et al. Multi-nutrient, multi-group model of present and future oceanic phytoplankton communities // Biogeosciences. 2006. № 3. P. 585–606.
  18. Lomas M.W., Baer S.E., ActonS., Krause J.W. Pumped up by the cold: elemental quotas and stoichiometry of cold-water // Diatoms. Front. Mar. Sci. 2019. V. 6. 286.
  19. Menden-Deuer S., Lessard E.J. Carbon to volume relationships for dinoflagellates, diatoms, and other protist plankton // Limnol. oceanogr. 2000. V. 45. № 3. P. 569–579.
  20. Muggli D. L., Lecourt M., Harrison P. J. Effects of iron and nitrogen source on the sinking rate, physiology and metal composition of an oceanic diatom from the subarctic Pacific // Marine Ecology Progr. Ser. 1996. V. 132. № 1/3. P. 215–227.
  21. NetLogo. URL: http://ccl.northwestern.edu/netlogo/ (дaтaogosterne subarctic Pa).
  22. Parslow J.S., Harrison P.J., Thompson P.A. Saturated uptake kinetics: transient response of the marine diatom Thalassiosira pseudonanato ammonium, nitrate, silicate or phosphate starvation // Marine Biology. 1984. V. 83. № 1. P. 51–59.
  23. Rhee G.-Y., Gotham I.J. The effect of environmental factors on phytoplankton growth: Temperature and the interactions of temperature with nutrient limitation // Limnol. oceanogr. 1981. 26. № 4. P. 635–648.
  24. Strzepek R.F., Price N.M. Influence of irradiance and temperature on the iron content of the marine diatom Thalassiosira weissflogii (Bacillariophyceae) // Marine Ecology Progr. Ser. 2000. V. 206. P. 107–117.
  25. Vedernikov V.I., Demidov A.B., Sud’bin A.I. Primary productionand chlorophyll in the Kara Sea in September 1993 // Oceanology. 1995. 34. P. 630–640.

© П.В. Фурсова, Г.Ю. Ризниченко, И.В. Конюхов, С.И. Погосян, 2023