Formulation and analysis of a model of temperature effects on the bioproduction potential of phytocenosis components in aquatic ecosystems

Authors: Bardan S.I., Serbov M.G.

Year: 2013

Issue: 13

Pages: 191-215

Abstract

It is discussed the effects of seasonal variability of temperature on the developmental character of autotrophic components of marine plankton. An automodel equation of realization of biotic potential (µ/µm) by connection with tolerance range indices is formulated: µ/µm = f(Tmin, Tm, Тopt, Q). A physico-geographical model of µ/µm formation in different latitudes is developed, in which this index is used as a mathematic function. It is discussed ecologic strategies and effects of suppression of autotrophs by a seasonal trend of temperature variability. Examples are given.

Tags: modeling; phytocenosis; response curves; temperature

Bibliography

  1. Биология океана. Т. 1. Биологическая структура океана/Отв. ред., д-р бил. наук М.Е. Виноградов. –М.: Наука, 1977а. – 398 с.
  2. Биология океана. Т. 2. Биологическая продуктивность океана / Отв. ред., д-р бил. наук М.Е. Виноградов. – М.: Наука, 1977б. – 399 с.
  3. Меншуткин В.В. Имитационное моделирование водных экологических систем. СПб.: Наука, 1993. – 154с.
  4. Заугольнова Л.Б, Жукова Л.А., Комаров А.С., Смирнова О.В. Ценопопуляции растений (очерки популяционной биологии). — М.: Наука, 1988. — 184 с. (Заугольнова и др., 1988)
  5. Bardan S.I. The dynamics of ecosystems exchange processes in plankton community: a study based on the theory of ecological modification // Ecological modification and criteria for ecological standardization. Proceedings of the International symposium/ USSR, Nalchick, 1 – 12 June, 1990. – St.Petersburg: Gidrometeoizdat, 1992. – pp. 131─144.
  6. Урманцев Ю.А. Заметки системонома об экологических модификациях // Экологические модификации и критерии экологического нормирования. Тр. межд. симпоз.СССР, Нальчик, 1–12 июля 1990г.Л.:Гидрометеоиздат.1991. – С.61 – 74.
  7. Астраханцев Г.П., Меншуткин В.В., Петрова Н.А., Руховец Л.А. Моделирование экосистем больших стратифицированных озер. — СПб.: Наука, 2003. — 363 с.
  8. Романовский Ю.М., Степанова Н.В., Чернавский Д.С. Математическая биофизика.─ М.: Наука, 1984.─304 с.
  9. Заварзин Г.А. Лекции по природоведческой микробиологии. М.: Наука, 2004.─ 348 с.
  10. Бардан С.И. Динамика обменных процессов в планктонном сообществе в свете теории экологических модификаций // Экологические модификации и критерии экологического нормирования. Тр. межд. симп. СССР, Нальчик, 1–12 июля 1990 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1991.- С.221 – 247.
  11. Бардан С.И., Бобров Ю.А., Дружков Н.В., Сербов Н.Г. Гидрофизическая и биоценотическая структура верхнего деятельного слоя: постановка проблемы, подходы, перспективы исследований. Препринт. г.Апатиты:Изд─во Кольского НЦ АН СССР,1988.─46с.
  12. Степанов В.Н. Океаносфера.─М.:Мысль,1983. ─ 270с.
  13. Ретеюм А.Ю. Земные миры.─М.:Мысль,1988.─268с.
  14. Реймерс Н.Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и гипотезы).─ М.: Журнал «Россия молодая», 1994.─367с.
  15. Лакин Г.Ф. Биометрия: Учебное пособие для биол. спец. вузов. – М.:Высшая школа, 1990. 352с.
  16. Шитиков В.К. Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количественная гидроэкология: методы, критерии, решения: в 2─х кн. Кн.1 и 2. – М.: Наука, 2005.─ 281 + 337 с.
  17. Финенко 3.3. Адаптации планктонных водорослей к основным факторам океанической среды/Биология океана. Т. 1. Биологическая структура океана. – М.: Наука, 1977. – С. 9–18.
  18. Виленкин Б.Я. Влияние температуры на морских животных/Биология океана. Т.1. Биологическая структура океана. – М.: Наука, 1977. – С. 18–26.
  19. Μихеева Т.Μ. Сукцессия видов в фитопланктоне: определяющие факторы. — Минск: Изд-во БГУ им. В. И. Ленина, 1983. — 72 с.
  20. Винберг Г.Г. Зависимость скорости онтогенетического развития от температуры // Продукционно-гидробиологические исследования водных экосистем. – Л.: Наука, 1987. -С. 5─34.
  21. Сергеев Ю.Н., Колодочка А.А., Круммель Х.Д., Кулеш В.П., Савчук О.П. Моделирование процессов переноса и трансформации веществ в море. – Л.: ЛГУ, 1979. – 296с.
  22. Страшкраба М., Гнаук А. Пресноводные экосистемы. Математическое моделирование. – М.: Мир, 1989. – 376с.
  23. Зилитенкевич С.С., Монин А.С, Чаликов Д.В. Взаимодействие океана и атмосферы. – Океанология. Гидрофизика океана. Т. 1. – М.: Наука, 1978. С. 208–239.
  24. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. – М.: Наука, 1987. – 432с.
  25. O’Neill R.V., Gardner R.H., Mankin J.B. Analysis of parameter error in a nonlinear model // Ecol. Modelling.-1980.- 8. – P. 297—311,
  26. Баринова С.С., Медведева, Л.А., Анисимова, О.В. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды. – Pilies Studio, Тель Авив, 2006. – 498 с.
  27. Сana1e R.P., Asсe A.M., Тоga1 A. Effects of temperature on phytoplankton growth //J. Environ, Sag. Div. Proc. Amer. Soc. Civ. Eng. 1974, vol.100, N 1. – P. 231-241.
  28. McCullough E.C. Total daily radiant energy available extraterrestrially as a harmonic series in the day of the year. Arch. Meteorol. Geoph. Biokl., Ser., 1968. В 16. – P. 129—143.
  29. Вернадский В.И. История минералов земной коры / Избранные сочинения. История природных вод. Т.IV. Кн. 2. – М.: Изд–во АН СССР, 1960. – С. 7─538.
  30. Аruga Y. Ecological studies of photosynthesis and matter production of phytoplankton. I. Seasonal changes in photosynthesis of natural phytoplankton// Bot. Mag., 1965a, vol.78. – P.280–288.
  31. Aruga Y. Ecological studies of photosynthesis and matter production of phytoplankton. II. Photosynthesis of algae in relation to light intensity and temperature//Bot. Mag., 1965b, vol.78. – P.360–265.
  32. Агатова А.И., Лапина Н.М., Торгунова М.И. Скорость трансформации органического вещества в экосистемах арктических морей // Арктика и Антарктика. -2004. – Вып. 3(37). – С. 171–195.
  33. Thingstad T.F., Martinussen I. Are bacteria active in the cold pelagic ecosystem of the Barents Sea? // Polar Res. 1991. Vol. 10, N 1. – P. 255—266.
  34. Pomeroy L.R., Wiebe W.J. Temperature and substrates as interactive limiting factors for marine heterotrphic bacteria//Aquat. Microbiol. Ecol. 2001. Vol. 23. – P. 187-204.
  35. Безносов В.Н. Процесс детритообразования в условиях нарушения структуры водных масс в морских водоемах //Экосистемные перестройки и эволюция биосферы. – 2001. – Вып. 4. – М.: Изд-во ПИН РАН. – С. 154-159.
  36. Lampert W., Schober U. Das regelmässige Auftreten von Frühjars-Algenmaximum und Klimatischen Bedingungen und Wechselwirkungen zwischen Phyto und Zooplankton// Arch. Hydrobiol., 1978, v. 82, N 1-4. – P. 364—368.
  37. Бардан С.И., Дружков В.А., Байтаз В.А. Челейкин С.А., Крымский А.В. Комплексный экологический мониторинг в губе Дальнезеленецкая (Баренцево море): летнее–осенний период 1989 г. Структурные характеристики. Препринт. Апатиты: Изд–во Кольского науч. центра АН СССР. 1990а. 37с.
  38. Бардан С.И., Бобров Ю.А., Дружков В.А. Комплексный экологический мониторинг в губе Дальнезеленецкая (Баренцево море): летнее–осенний период 1989 г. Функциональные характеристики. Препринт. Апатиты: Изд–во Кольского науч. центра АН СССР, 1990.- 44 с.
  39. Гигиняк Ю.Г. Светотемпературная взаимосвязь и ее значение при определении экологических границ существования гидробионтов // Продукционно-гидробиологические исследования водных экосистем. – Л.: Наука, 1987.- С. 91—97.
  40. Вернадский В.И. Проблемы биогеохимии. (Тр. Биогеохим. лаб., Т. 16). – М.: Наука, 1980. – 320 с.
Download full text (PDF)