Исследование свойств пространственно однородной математической модели четырехкомпонентной планктонной системы

Проведено аналитическое и численное исследование динамического поведения пространственно однородной математической модели четырехкомпонентной планктонной системы. Модель включает в себя биогенные элементы, фитопланктон, зоопланктон и планктонный детрит. Рассмотрены наиболее важные свойства модели в зависимости от изменений порядка ферментативной реакции, которая описывает процесс нелинейного разложения детрита, а также скорости выделения метаболитов клетками фитопланктона. Исследованы два варианта модели. В первом, более простом, случае предполагалось, что зоопланктон может потреблять только фитопланктон. Второй вариант модели учитывает то, что у зоопланктона существуют пищевые предпочтения в питании, и что он может питаться и фитопланктоном и детритом. Обе модели учитывают наиболее важные процессы, которые определяют временную динамику биогенных элементов, фитопланктона, зоопланктона и детрита в водной экосистеме. В результате проведения вычислительных экспериментов показано, что изменения скорости выделения метаболитов клетками фитопланктона, порядка ферментативной реакции и пищевого предпочтения зоопланктона приводят к вполне определенным и закономерным изменениям фазовых портретов модельной системы. Установлено, что существуют такие области изменения параметров, для которых имеет место высокая чувствительность планктонной системы к внешним воздействиям и внутренним флуктуациям компонентов модели.