Новая модель исследует влияние токсикантов на популяции организмов в загрязнённых реках

Китайские математики Пэн Чжоу (Шанхайский педагогический университет) и Цихуа Хуан (Юго-Западный университет, Чунцин) разработали новую математическую модель, описывающую взаимодействие популяции организмов и токсиканта в адвективной среде, такой как река. Модель, опубликованная в SIAM Journal on Applied Mathematics, позволяет изучать, как перемещение загрязнителя по реке влияет на выживаемость и распределение её обитателей.

Существующие модели часто игнорируют гидрологические свойства водоёмов, которые существенно влияют на концентрацию и распределение токсиканта. Авторы расширили классические уравнения реакции-адвекции-диффузии, добавив компоненты, позволяющие исследовать взаимное влияние токсиканта и популяции. «Насколько нам известно, наша модель представляет собой первую попытку смоделировать взаимодействие популяции и токсиканта в адвективной среде с помощью уравнений реакции-диффузии-адвекции», — отметил Пэн Чжоу.

Модель позволяет анализировать, как изменение скорости течения реки и скорости переноса токсиканта влияет на сохранение популяции. Например, если токсикант смывается течением быстрее, чем организмы, то увеличение скорости потока снижает концентрацию загрязнителя, вынося его, и может способствовать росту популяции ниже по течению. «Наши результаты показывают, что для заданного уровня токсиканта численность популяции может увеличиваться с ростом скорости течения», — пояснил Чжоу. Полученные выводы могут стать основой для эффективных управленческих решений по контролю качества воды и защите водных экосистем.