渤海赤潮藻类生态动力学模型的非线性动力学研究.pdf

第 21 卷　第 3 期 海　洋　技　术 V o l21,N o 3 2002 年 9 月　　　　 　　　　　　　　OCEAN T ECHNOLO GY　 　 　 　 　 　　　　 Sep t, 2002 渤海赤潮藻类生态动力学模型的非线性动力学研究 王洪礼 　冯剑丰　沈　菲 (天津大学机械工程学院, 天津　300072) 摘要: 基于渤海典型赤潮藻类——中肋骨条藻, 考虑浮游动物的捕食、光照及营养物质的作用, 建立了渤海湾的浮 游动物—藻类—营养物质三者的动力学模型。运用现代非线性动力学理论着重分析了模型的稳定性及分岔行为。 研究了多个参数对藻类生长的影响, 发现某些参数对藻类的生长影响不大, 而某些参数则会致使藻类模型出现分 ( ) 岔乃至混沌行为, 并给出了这些参数的阀值, 这与赤潮的形成 爆发性增殖 密切相关; 并根据渤海湾的赤潮数据进 行了有效的数值模拟, 所得结果对于研究赤潮的形成机理有一定的参考价值。 关键词: 赤潮; 非线性动力学; 稳定性; 分岔; 混沌 中图分类号: P 76　　　文献标识码:A 　　　文章编号:(2002) 中肋骨条藻- 浮游动物形成的一个简单的食物链, 1　引言 利用多种群生态学原理, 考虑了光照强度的影响, 建 立了渤海湾典型赤潮藻类中肋骨条藻的生态动力学 ( ) 赤潮是由于藻类在合适的条件下爆发性增长所 模型方程式 1 。 产生的一种自然现象, 其危害日益严重, 造成了巨大 dN N a = - + ( 0 - ) 　　　　　 P k N N 的经济损失。对赤潮的成因研究已成为迫在眉睫的 d t e+ N b+ cP 研究课题。而对于赤潮的生态动力学模型的研究则 dP = N a - ( 1- - P ) - ( + ) 1 P e Z s k P d t e+ N b+ cP 是最有效和最有希望的方法(GEOHAB 2001) 。本 ( 1) 文根据对渤海湾历年发生赤潮的数据进行分析综合 dZ - P 2 = ( 1- ) - 　　　　　　　　　 的基础上, 结合渤海湾的典型赤潮藻类- 中肋骨条 d t 2 e Z