Моделирование инвазивной активности: распространение дрейссены в реках Северной Америки
Инвазия чужеродных видов, таких как дрейссена (Dreissena polymorpha), наносит значительный ущерб экосистемам и экономике, обходясь примерно в $1 млрд ежегодно на контроль и устранение ущерба.
В исследовании, опубликованном в SIAM Journal on Applied Mathematics, Цихуа Хуанг, Хао Ван и Марк Льюис представили гибридную непрерывно-дискретную модель популяции для анализа динамики вторжения дрейссены в реках Северной Америки.
Особенности жизненного цикла и модели
- Жизненный цикл включает три стадии: личинки (планктонные, дрейфующие), ювенильные особи и взрослые особи.
- Модель сочетает уравнение переноса-диффузии-реакции для рассеивающихся личинок с разностными уравнениями для описания роста ювенильных и взросых особей от года к году.
- Выживание и распространение зависят от комплекса факторов: температуры воды, скорости течения, солености, мутности и уровня pH.
Ключевые выводы модели
- Популяция сохраняется в реке только при низкой скорости течения и умеренной температуре воды.
- Если вид не способен распространяться вверх по течению, его популяция не может сохраняться в реке.
- Для оценки устойчивости использовался показатель чистой репродуктивной скорости R0: при R0 > 1 популяция растет, при R0 < 1 — сокращается.
Направления для будущих исследований
- Учет сезонных колебаний температуры, скорости течения и роста популяции.
- Изучение влияния неоднородности речного ландшафта (глубокие плёсы, перекаты) на успех инвазии.
- Адаптация модели для изучения других инвазивных видов, например, квагги (Dreissena bugensis), и создания модели межвидовой конкуренции.