Наблюдения в районе сбросов БЦБК помогли построить матмодель для Байкала
Ученые Иркутского государственного университета (ИГУ) на основе данных многолетнего мониторинга (в том числе в районе сброса стоков БЦБК) разработали математическую модель изменения биологических популяций в озере Байкал, которую можно использовать для изучения природных явлений и прогнозов, сообщила в пятницу пресс-служба вуза.
«Математическая модель — это способ описания реальных явлений и процессов абстрактными математическими структурами. Если процесс является динамическим, то есть развивается во времени и пространстве, то для описания обычно используются дифференциальные или интегро-дифференциальные уравнения. (…) В нашем случае модель описывает изменения биологических популяций в Байкале с учетом возраста и распределения организмов в пространстве, половой структуры и эффектов запаздывания», — говорится в сообщении со ссылкой на руководителя проекта, профессора Александра Аргучинцева.
При создании математической модели ученые использовали три типа данных об изменениях популяций байкальских беспозвоночных, растений, других организмов. Это данные многолетних (с 1945 г.) наблюдений НИИ биологии ИГУ в «Точке № 1» (юг Байкала, 2,7 км от берега у поселка Большие Коты — ИФ), данные ежегодных байкальских экспедиций Лимнологического института СО РАН и других научных организаций, а также данные 20-летнего мониторинга в районе сброса стоков Байкальского целлюлозно-бумажного комбината (БЦБК).
«Данные первых двух типов являются неподходящими с точки зрения использования математических моделей (…). Наличие наблюдений в одной-единственной точке (НИИ биологии ИГУ) или в нескольких точках, но в отдельные моменты времени с большим интервалом (байкальские экспедиции), не допускает даже приближенных вычислений (…). БЦБК прекратил работу в 2013 году. Однако накопленные регулярные наблюдения за 20 лет, проведенные в разных точках и с хорошей периодичностью, могут рассматриваться как основа для верификации различных математических моделей», — цитирует Аргучинцева пресс-служба.
Авторы проекта объединили имеющиеся наблюдения в одну базу данных.
«Данные по возрастному составу наблюдаемых популяций недостаточны для фактических расчетов. Поэтому для них применена нестандартная модель. Уравнение диффузионного типа описывает часть популяции молодого возраста, перемещающуюся в пространстве. А уравнение конвективного типа — часть популяции старшего возраста. Эти модели помогают описать изменения популяций водорослей и беспозвоночных организмов», — отмечается в сообщении.
С помощью таких моделей можно также изучить две взаимодействующие популяций, в одной из которых организмы быстро мигрируют, а в другой — стационарно распределяются на участке.
«Любые уравнения содержат параметры, которые, вообще говоря, заранее неизвестны. Цель проекта — применение в математических моделях теории оптимального управления для определения этих параметров», — сказал Аргучинцев.
В сообщении отмечается, что предлагаемые подходы важны для изучения целого ряда экологических явлений в Байкале, могут использоваться для мониторинга и прогнозов.