Имитационная модель почасовой динамики углерода органического вещества в сообществах травянистой растительности ECOGRASS

Аннотация

Разработан алгоритм имитационной модели поведения углерода в травянистых сообществах различного
типа, как автономных, так и входящих в состав комплексных фитоценозов. Учитывается влияние внешних
факторов: поступления солнечной радиации, выпадения атмосферных осадков, температуры воздуха, облачности, скорости ветра и т.д. Воспроизводится динамика влажности и температуры почвы. В зависимости от дискретности рассмотрения моделируемых процессов алгоритм может модифицироваться. Алгоритм был апробирован при моделировании динамики фитомассы сообщества сныти обыкновенной (Aegopodium podagraria L.), доминирующего вида травянистого покрова в снытевой дубраве на темно-серой лесной почве.
С использованием модели ECOGRASS проведены численные эксперименты по изучению потенциального влияния глобального изменения климата и поедания фитомассы животными на продуктивность данного сообщества. Определены пороговые значения факторов влияния, по достижении которых нарушается
нормальное функционирование сообщества.

Литература

1. Базилевич Н.И., Гребенщиков О.С., Тишков А.А. Географические закономерности структуры и функционирования экосистем. М., 1986.

2. Васильева И.Н. Материалы к характеристике физических свойств почв Теллермановского опытного лесничества // Труды Ин-та леса АН СССР. 1954. Т. 15.

3. Гильманов Т.Г. Математическое моделирование биогеохимических циклов в травяных экосистемах. М., 1978.

4. Замолодчиков Д.Г. Системы оценки и прогноза запасов углерода в лесных экосистемах // Устойчивое лесопользование. 2011. № 4 (29).

5. Зонн С.В. Почвенная влага и лесные насаждения. М., 1959.

6. Лахер В. Экология растений. М., 1978.

7. Ле Чонг Кук. Структура и продуктивность травяного покрова в снытевой дубраве // Бюл. МОИП. 1979. № 3.

8. Мамихин С.В. Математическое моделирование сезонной и многолетней динамики углерода органического вещества в системе атмосфера — растение — почва: Автореф. дис. … канд. биол. наук. М., 1987.

9. Мамихин С.В. Динамика углерода органического вещества и радионуклидов в наземных экосистемах (имитационное моделирование и применение информационных технологий). М., 2003.

10. Митина М.Б. Об ассимиляционной деятельности доминантов сезонных синузий в снытевой дубраве лесостепной зоны // Механизмы взаимодействия растений в биогеоценозах тайги. Л., 1969.

11. Николаев В.В. Природные кормовые ресурсы Туркменистана. Ашхаба, 1972.

12. Новочихин Е.П. Управление биогеохимическими циклами //Вопросы кибернетики. М., 1981.

13. Сидорович Е.А., Гильманов Т.Г., Честных О.В. Опыт построения математической модели продукционного процесса экосистемы ельника-кисличника // Доклады АН БССР. 1986. Т. 30, № 11.

14. Смирнова О.В. Сныть обыкновенная // Биологическая флора Московской области / Под ред. Т.А. Работнова. М., 1974.

15. Тарко А.М. Математическое моделирование глобального биогеохимического цикла углерода // Математические модели в экологии и генетике. М., 1981.

16. Титлянова А.А., Кудряшова С.Я., Косых Н.П. и др. Базы данных «Органический углерод» и «Запасы растительного вещества в экосистемах Сибири» как средство оценки углеродного баланса, его моделирования и прогнозирования на геоинформационной основе // Вычислительные технологии. 2007. Т. 12, спец. вып. 2.

17. Тихомиров Ф.А., Мамихин С.В. Математическая модель миграции С-14 в лиственных лесах на дерново-подзолистых почвах // Экология. 1983. № 3.

18. Четвериков А.Н. Моделирование лесных биогеоценозов // Математическое моделирование биогеоценотических процессов. М., 1985.

19. Gilada E., von Hardenberg J., Provenzale A. et al. Mathematical model of plants as ecosystem engineers // Journal of Theoretical Biology. 2007. Vol. 244.

20. Hoyer-Leitzel A., Iams S. Impulsive fire disturbance in a Savanna Model: tree–grass coexistence states, multiple stable system states, and resilience // Bulletin of Mathematical Biology. 2021. Vol. 83, № 1.

21. Innis G.S. (ed.). Grassland simulation model. N.Y., 1978. (Ecol. Stud.; Vol. 26).

22. Komarov A.S., Chertov O.G., Zudin S.L. et al. EFIMOD 2 — A model of growth and elements cycling of boreal forest ecosystems // Ecol. Modelling. 2003. Vol. 170.

23. Lazzarotto P., Calanca P., Fuhrer J. Dynamics of grass–clover mixtures — An analysis of the response to management with the PROductive GRASsland Simulator (PROGRASS) // Ecol. Modelling. 2009. Vol. 220.

24. Levine E.R., Ranson K.J., Smith J.A. et al. Forest ecosystem dynamics: linking forest succession, soil process and radiation models // Ecol. Modelling. 1993. Vol. 65.

25. Moulina T., Perasso A., Gillet F. Modelling vegetation dynamics in managed grasslands: responses to drivers depend on species richness // Ecol. Modelling. 2018. Vol. 374.

26. Satchell J.E. Biomass model of mixed oak forest, United Kingdom // Modeling forest ecosystems. Oak Ridge, TN, 1973.

27. Shiyomi M. Grassland Management Models // Japan Agricultural Research Quarterly. 1988. Vol. 22, № 3.

28. Yatat V., Dumont Y., Tewa J. et al. Mathematical analysis of a size structured tree-grass competition model for Savanna ecosystems // Biomath. 2014. Vol. 3, № 1.