Экологический мониторинг и экологическая экспертиза
Простейшие двумерные математические модели озерных экосистем дают возможность аналитического изучения основных трендов их развития. Сложные многомерные системы дифференциальных уравнений в частных производных описывают динамику пространственного распределения основных компонентов озерных экосистем.
Эвтрофикация озер – увеличение в воде органической биомассы вследствие поступления биогенных веществ с территории водосбора.
Простейшая модель эвтрофикации включает в себя несколько агрегированных переменных. Эта модель (Воинов и др., 1981) была построена, чтобы качественно проанализировать процесс эвтрофикации и выделить ключевые, управляющие этим процессом параметры экосистемы.
Состояние экосистемы пресноводного водоема достаточно полно описывают следующие фазовые переменные:
a (t) — биомасса продуцентов (фитопланктон);
z (t) — биомасса консументов (зоопланктон);
n (t) — концентрация биогенных (питательных) веществ в водоеме;
s (t) — масса детрита (мертвой органики);
b (t) — биомасса бактерий;
x (t) — концентрация растворенного в воде кислорода.
Динамика этих веществ оказывает решающее воздействие на состояние экосистемы и качество воды. Взаимодействие между указанными переменными описывает диаграмма потоков (см. рис.).
Приведенная схема представляет собой концептуальную модель процесса эвтрофикации.
Пользуясь концептуальной моделью, можно составить для изучаемой системы потоковые (балансовые) уравнения:
Потоки веществ в экосистеме пресноводного водоема (Горстко, Угольницкий, 1990)
где qij — поток вещества из i-го блока в j-й;
хn — концентрация кислорода при насыщении им воды;
k — коэффициент реаэрации.
