МОДЕЛЬ ПОДЛЕДНОЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ КРУПНОГО ОЗЕРА, ОСНОВАННАЯ НА ПРИМЕНЕНИИ КЛЕТОЧНЫХ АВТОМАТОВ

Николай Николаевич Филатов, Владимир Васильевич Меншуткин, Vladimir Menshutkin, Nikolai Filatov

Аннотация


Предлагается  модель динамики  экосистемы  подо льдом крупного озера с использованием  клеточных автоматов (КА), позволяющая учитывать пространственные неоднородности, процессы перемешивания, подледной конвекции, локальные особенности окружающей среды. Использовались данные уникальных  комплексных   экспериментов подо льдом, проводимых на Онежском озере  в период от устойчивого ледяного покрова до начала его разрушения. 


Ключевые слова


модель; клеточные автоматы; экосистема; озера

Полный текст:

PDF

Литература


Астафьев Г.Б., Короновский А.А., Хромов А.Г. Клеточные автоматы. Изд. Саратовского ун-та. 2003. 24 с.

Афанасьев И.В. Клеточно-автоматная модель динамики численности организмов озера Байкал // Прикладная дискретная математика. №1. 2012. с. 261-267.

Гранин Н.Г. Гнатовский Р.Ю., Жданов А.А., Цехановский В.В., Горбунова Л.А. Конвекция и перемешивание подо льдом озера Байкал //Сибирский экологический журнал. 1998. №6. с.597-600.

Жданов А.А., Гранин Н.Г, Шимараев М.Н. Подледные течения Байкала на основе новых экспериментальных данных // География и природные ресурсы. №3, 2002. с.79-83.

Митрофанова Е.Ю., В.В. Кириллов, А.В. Котовщиков. Подледный фитопланктон глубокого олиготрофного озера. Барнаул. Ползуновский вестник № 2 , 2006. с.327-333.

Меншуткин В.В. Имитационное моделирование водных экологических систем. Наука. СПб.1993. 156 с..

Меншуткин В.В.Гидрология подледного слоя врды в Байкале //Элементы гидрометеорологического режима озера Байкал. Труды ЛИН т.5(25).1964 с.52-63.

Меншуткин В.В.Теплообмен через ледяной покров Южного Байкала // Элементы гидрометеорологического режима озера Байкал. Труды ЛИН т.5(25).1964 с.64-81.

Меншуткин В.В. , Руховец Л.А., Филатов Н.Н. Моделирование экосистем пресноводных озер/(обзор) 2. Модели экосистем пресноводных озер. Водные ресурсы, Том 41, номер 1, 2014, с. 24-38.

Монин А.С., Озмидов Р.В. Океанская турбулентность. Л. 1981. 319 с.

Petrova N.A. Seasonality of Melosira-plankton of the great northern lakes. Hydrobiologia 138: 1986. P. 65-73.

Тиффоли Е., Морголис Н. Машины клеточных автоматов. М.: Мир. 1991.

Филатов Н.Н. Динамика озер. Гидрометеоиздат.М.1983. 191 с.

Хакен Г. Синергетика. М.: Мир, 1980. 406 c.

Annual report of Russian-Swiss multi-disciplinary project. Lozanne-Petrozavodsk. 2015. 143 p.

Assel, R.A. NOAA Atlas. An Electronic Atlas of Great Lakes Ice Cover, Winters: 1973-2002. Great Lakes Environmental Research Lab., Ann Arbor, MI. (2003a). http://www.glerl.noaa.gov/data/ice/atlas/.

Bondarenko Nina A. , Olga I. Belykh, Ludmila P. Golobokova, Olga V. Artemyeva, Natalia F. Logacheva, Irina V. Tikhonova, Irina A. Lipko, Tatyana Ya. Kostornova, Valentina V. Parfenova, Tamara V. Khodzher, Tae-Seok Ahn, and Young-Gun Zo. Stratified Distribution of Nutrients and Extremophile Biota within Freshwater Ice Covering the Surface of Lake Baikal. The Journal of Microbiology (2012) Vol. 50, No. 1, pp. 8–16. DOI 10.1007/s12275-012-1251-1.

Chua L. O. CNN: A Paradigm for Complexity. Berkely: World Scientific Series on Nonlinear Science. University of California, 1998. 320 p.

Kirillin G., Lipparanta M., Terzhevik A., Granin N., Bernhard J., Engelhoart C., Tfremova T., Golosov S., Palshin N., Sherstyankin P., Zdorovennova T., Zdorovennov R. Physics of seasonally ice-covered lakes, a revive // Aquatic Science. 2012. N74, pp.659 -682.

McKay M., Beall B., Bullerjahn G., Woityra W. Winter limnology on the Great Lakes: The role of the U.S. Coast Guard. Journal of Great Lakes Research 37. 2011. P. 207– 210.

Patten B. Environs: realistic environment particles in ecology // American Naturalist, 1982, v.119, p.179-219.

Lake Ladoga: life under ice - Interplay of under-ice processes by global change. Annual report of Russian-Swiss multi-disciplinary project Lozanne-Petrozavodsk. 2015. 143 p.

Rozmarynowycz M.J. Spatio-temporal distribution of microbial communities in the Laurentian Great Lakes. A Dissertation Submitted to the Graduate College of Bowling Green State University in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of philosophy. December 2014. 168 p.

Rukhovets L. and Filatov N. (2010) Ladoga and Onego Great European Lakes, observations and modelling. Springer-Praxis, 302 p.

Surter B., Finstad A.G, Helland I.P, Zweimuller I, Holker F. The role of winter phenology in shaping the ecology of freshwater fish and their sensitivities to climate change // Aquatic Science. N74, 2012. p. 637–657. http://dx.doi.org/ 10.1007/s00027-012-0274.

Terzhevik A. Proceedings. 4th European Large Lakes Symposium- Ecosystem Services and Management in a Changing World. Joensuu, Finland. August 24 - 28, 2015.

Wolfram S. A new kind of science. USA: Wolfram Media Inc., 2002. 1197 p.

Wuest A., Rawens T. M., Granin N. G. et al. Cold intrusion in Lake Baikal: direct observational evidence for deep-water renewal // Limnol. Oceanogr. Vol. 50 (1). 2005. P.184-187.

Zdorovennov Roman, Galina Zdorovennova, Arkady Terzhevik, Damien Bouffard and Alfred Wüest А. Under Ice convection - from small-scale physical processes to large-scale biological implications. In Lake Ladoga: life under ice - Interplay of under-ice processes by global change. Annual report of Russian-Swiss multi-disciplinary project. Lozanne-Petrozavodsk. 2015. 143 p.

REFERENCES in ENGLISH

Afanas'ev I. V. Kletochno-avtomatnaya model' dinamiki chislennosti organizmov ozera Baikal [A cellular automata model for the dynamics of organisms population in Baikal]. Prikladnaya diskretnaya matematika [Applied discrete mathematics]. 2012. No. 1. P. 261–267.

Astaf'ev G. B., Koronovskii A. A., Khromov A. G. Kletochnye avtomaty [Cellular automata]. Saratov: Saratovskii un-t, 2003. 24 p.

Granin N. G., Gnatovskii R. Yu., Zhdanov A. A., Tsekhanovskii V. V., Gorbunova L. A. Konvektsiya i peremeshivanie podo l'dom ozera Baikal [Convection and mixing under the ice of Lake Baikal]. Sibirskii ekologicheskii zhurnal [Siberian ecological journal]. 1998. No. 6. P. 597–600.

Filatov N. N. Dinamika ozer [Lake dynamics]. Moscow: Gidrometeoizdat, 1983. 191 p.

Khaken G. Sinergetika [Synergetics]. Moscow: Mir, 1980. 406 p.

Menshutkin V. V. Imitatsionnoe modelirovanie vodnykh ekologicheskikh system [Simulation of aquatic ecosystems]. St. Petersburg: Nauka, 1993. 156 p.

Menshutkin V. V. Gidrologiya podlednogo sloya vody v Baikale. Elementy gidrometeorologicheskogo rezhima ozera Baikal [Hydrology of subglacial water layer in Lake Baikal. Elements of the hydrometeorological regime of Lake Baikal]. Trudy LIN [Proc. LIN]. 1964. Vol. 5 (25). P. 52–63.

Menshutkin V. V. Teploobmen cherez ledyanoi pokrov Yuzhnogo Baikala. Elementy gidrometeorologicheskogo rezhima ozera Baikal [The heat exchange through ice cover of Southern Baikal. Elements of the hydrometeorological regime of Lake Baikal]. Trudy LIN [Proc. LIN]. 1964. Vol. 5 (25). P. 64–81.

Menshutkin V. V., Rukhovets L. A., Filatov N. N. Modelirovanie ekosistem presnovodnykh ozer (obzor) 2. Modeli ekosistem presnovodnykh ozer [Ecosystem modeling of freshwater lakes (review): 2. Models of freshwater lake’s ecosystem]. Vodnye resursy [Water resources]. 2014. Vol. 41, no. 1. P. 24–38.

Mitrofanova E. Yu., Kirillov V. V., Kotovshchikov A. V. Podlednyi fitoplankton glubokogo oligotrofnogo ozera [Under-ice phytoplankton of a deep oligotrophic lake]. Polzunovskii vestnik [Polzunovsky vestnik]. 2006. No. 2. P. 327–333.

Petrova N. A. Seasonality of Melosira-plankton of the great northern lakes. Hydrobiologia 138: 1986. P. 65–73.

Toffoli E., Margolus N. Mashiny kletochnykh avtomatov [Cellular automata machines]. Moscow: Mir, 1991. 283 p.

Zhdanov A. A., Granin N. G., Shimaraev M. N. Podlednye techeniya Baikala na osnove novykh eksperimental'nykh dannykh [Under-ice currents of Lake Baikal (based on the new experimental data)]. Geografiya i prirodnye resursy [Geography and natural resources]. 2002. No. 3. P. 79–83.

Annual report of Russian-Swiss multi-disciplinary project. Lauzanne; Petrozavodsk. 2015. 143 p.

Assel R. A. NOAA Atlas. An Electronic Atlas of Great Lakes Ice Cover, Winters: 1973–2002. Great Lakes Environmental Research Lab., Ann Arbor, MI. (2003a). URL: http://www.glerl.noaa.gov/data/ice/atlas/ (дата обращения: 06.03.2016).

Bondarenko N. A., Belykh O. I., Golobokova L. P., Artemyeva O. V., Logacheva N. F., Tikhonova I. V., Lipko I. A., Kostornovа T. Ya., Parfenova V. V., Khodzher T. V., Tae-Seok Ahn, Young-Gun Zo. Stratified Distribution of Nutrients and Extremophile Biota within Freshwater Ice Covering the Surface of Lake Baikal. The Journal of Microbiology. 2012. Vol. 50, no. 1. P. 8–16. doi: 10.1007/s12275-012-1251-1

Chua L. O. CNN: A Paradigm for Complexity. Berkely: World Scientificfic Series on Nonlinear Science. University of California, 1998. 320 p.

Kirillin G., Lepparanta M., Terzhevik A., Granin N., Bernhard J., Engelhoart C., Efremova T., Golosov S., Palshin N., Sherstyankin P., Zdorovennova T., Zdorovennov R. Physics of seasonally ice-covered lakes, a revive. Aquatic Science. 2012. No. 74. P. 659–682.

McKay M., Beall B., Bullerjahn G., Woityra W. Winter limnology on the Great Lakes: The role of the U.S. Coast Guard. Journal of Great Lakes Research 37. 2011. P. 207–210.

Patten B. Environs: realistic environment particles in ecology. American Naturalist. 1982. Vol. 119. P. 179–219.

Lake Ladoga: life under ice – Interplay of under-ice processes by global change. Annual report of Russian-Swiss multi-disciplinary project. Lausanne; Petrozavodsk. 2015. 143 p.

Rozmarynowycz M. J. Spatio-temporal distribution of microbial communities in the Laurentian Great Lakes. A Dissertation Submitted to the Graduate College of Bowling Green State University in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of philosophy. December 2014. 168 p.

Rukhovets L., Filatov N. Ladoga and Onego Great European Lakes, observations and modeling. Springer-Praxis, 2010. 302 p.

Surter B., Finstad A. G., Helland I. P., Zweimuller I., Holker F. The role of winter phenology in shaping the ecology of freshwater fish and their sensitivities to climate change. Aquatic Science. 2012. No. 74. P. 637–657. doi: 10.1007/s00027-012-0274

Terzhevik A. Proceedings. 4th European Large Lakes Symposium – Ecosystem Services and Management in a Changing World. Joensuu, Finland. August 24–28, 2015.

Wolfram S. A new kind of science. USA: Wolfram Media Inc., 2002. 1197 p.

Wuest A., Rawens T. M., Granin N. G. et al. Cold intrusion in Lake Baikal: direct observational evidence for deep-water renewal. Limnol. Oceanogr. Vol. 50 (1). 2005. P. 184–187.

Zdorovennov R., Zdorovennova G., Terzhevik A., Bouffard D., Wüest A. Under Ice convection – from small-scale physical processes to large-scale biological implications. In Lake Ladoga: life under ice – Interplay of under-ice processes by global change. Annual report of Russian-Swiss multi-disciplinary project. Lausanne; Petrozavodsk. 2015. 143 p.




DOI: http://dx.doi.org/10.17076/lim329

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© Труды КарНЦ РАН, 2014-2019