Question

представим гипотетическую замкнутую экосистему, скажем, размером с озеро Байкал. Мы её полностью изолируем, никакого обмена веществом с внешним миром. В ней существует стабильный биоценоз, включающий, допустим, специфический вид фитопланктона, зопланктона и рыб. Теперь вводим в эту систему наночастицы материала X, который катализирует процесс фотосинтеза у фитопланктона, увеличивая его эффективность в, скажем, два раза. При этом материал X абсолютно инертен ко всем остальным компонентам экосистемы, не вступает ни в какие химические реакции, не разлагается, не выводится из системы. Вопрос: как изменится динамика популяций в этой системе в долгосрочной перспективе, учитывая ограниченность ресурсов и конкуренцию за них, и к какому новому устойчивому состоянию (если оно вобще возможно) придет эта система? Загвоздка вот в чём: обычно увеличение эффективности фотосинтеза приводит к бурному росту биомассы, но в замкнутой системе есть предел. Как этот предел повлияет на все звенья пищевой цепи, учитывая, что катализатор ничего кроме фотосинтеза не меняет?

Answer 1

Изначально рост фитопланктона усилится, что увеличит кормовую базу для зопланктона и рыб. Однако ресурсы, такие как питательные вещества и пространство, ограничены. Со временем избыток фитопланктона приведет к истощению питательных веществ, что вызовет снижение численности всех видов. Система достигнет нового равновесия с измененным балансом популяций.

Answer 2

Фитопланктон начинает активно размножаться и закрывать поверхность водоёма. Аэрация водоёма уменьшается и начинается последовательное отмирание его слоёв. Отмирающие слои создают токсичные донные отложения, которые некому перерабатывать. Водоём заиливается и превращается сначала в болото, а потом в луг.

Answer 3

Звучит как типовая задачка на моделирование с помощью мат. моделей) Можно попробовать как-нибудь так. X - количество фитошняг (все хрени, питающиеся за счет фотесинтеза) , Y - остальные шняги, которые жрут друг друга и жрут X. Можно сотряпать какие-нибудь такие уравненьки: X = A (1 - X / X0) X - B X Y, Y = C Y X - D Y.

Слагаемое с A задает рождение фитошняг. Пока их мало, то чем их больше, тем быстре они рожаются. Но если X становится большим, тогда выражение в скобках уменьшается, и скорость их рождения падает. В итоге первое слагаемое задает ограниченный рост (максимальное количекство фитошняг - X0) .

Слагаемое с B задает уменьшение фитошняг за счет пожирания их хенями Y. Чем больше Y, еперь быстре сжирают X. Ну и чем больше X, тем их чаще жрут.

Слагаемое с C описывает рождение Y. Чем больше Y тем быстре они рожаются, и чем больше фитошняг, тем быстре они рожаются. Если фитошняг мало, то и Y перестают размножаться.

Слагаемое с D описывает вымирание Y. Если фитошняг мало, и слагаемое с C не дает достаточного рождения, то слагаемое с D начинает быстренько убивать популяцию Y.

Теперь фотесинтез. По смыфслу слагаемых можно сказать, что эффективность фотесинтеза сидит в множителе A. Знакчит ваша задача теперь может быть сформулирована так. Система находилась в равновесии при некотором A. Затем A увеличи вдвое, что станет с точкой равновесия? Равновеси означает, что численности популяций не меняются: X = Y = 0. Тогда равновесные численности: X = D / C, Y = (A / B) (1 - D / [C X0]) . Забавный результат. Согласно этой модели, увеличение эффективности фотесинтеза не повлияет на равновесную популяцию фитоштук. За то популяция не фитоштук увеличивается пропорционально эффективности фотесинтеза. Только тут стоит иметь ввиду, что скобочка в выражении для Y может внезапно оказаться отрицательной, если X0 недостаточно большое. Это будет означать, что ограничение на количество фитохреней таково, что вобще нет равновесной точки для численностей популяции, все умрет в 0.