Моделирование процесса фотосинтеза и оценка динамики биомассы фитопланктона на основе модели Друпа

Известная модель Друпа имитирует динамику биомассы фитопланктона на основе лимитирования питательными веществами. Определяющим параметром является концентрация питательных веществ в клетках фитопланктона (клеточная квота). Для фитопланктона как сообщества растительных организмов возможна модификация этой модели с включением описания процессов фотосинтеза. Тогда нужно учесть влияние фотосинтетически активной радиации. При этом фактор питания остается основным. В качестве контролирующего фактора разумно учесть температуру воды. Влияние света при фотосинтезе играет решающую роль. Определяющим становится наличие фотосинтезирующих веществ, мы их условно объединяем под названием “хлорофилл”. Доля хлорофилла в фитопланктоне (хлорофильная квота) достаточно изменчива, что прямо сказывается на продуцировании биомассы при фотосинтезе. Модель Друпа дополнена уравнением динамики хлорофильной квоты. Параметры модели зависят от концентрации питательных веществ, освещенности и температуры воды. Исследованы свойства решений в модели, выяснены условия существования и устойчивости равновесных решений, выявлены сложные динамические режимы при неустойчивости равновесий. Выяснено, что наиболее чувствительным параметром для динамики биомассы является минимальное значение клеточной квоты. Рассчитаны динамики показателей для суточного цикла и годового цикла сезонных изменений. Выяснено влияние питания, освещенности и температуры на продуцирование биомассы. В течение суток хлорофильная квота колеблется в незначительных пределах из-за короткого промежутка времени. Изменения заметны на более длинных временах, например, на протяжении сезона.