Влияние трофических отношений в сообществе планктона на его пространственно-временную динамику

В работе рассматривается модель пространственно-временной динамики сообщества фитопланктона, микрозоопланктона и мезозоопланктона в верхнем перемешанном слое воды с учетом вертикальной диффузии. Трофическая функция мезозоопланктона описывает потребление фитопланктона и микрозоопланктона с учетом их долевого присутствия в его рационе. Исследована устойчивость равновесий локальной модели в зависимости от констант полунасыщения зоопланктона и присутствия фитопланктона в рационе копепод. Численный анализ выявил возможность устойчивого существования трех популяций, если мезозоопланктон является эффективным хищником и биомассы фитопланктона достаточно для обеспечения кормовой базы мелкого зоопланктона и большей части крупного. Показано, что в случае преобладания микрозоопланктона в рационе мезозоопланктона в системе возможна мультистабильность, означающая реализацию различной динамики при одних и тех же значениях параметров, но разных начальных условиях. Для модели с учетом пространственной неоднородности построены области устойчивости пространственно-однородных равновесий к малым неоднородным возмущениям. Численный анализ показал, что структура диеты мезозоопланктона также влияет и на возможность образования стационарных вертикальных профилей биомассы планктона. Такая динамика, вызванная неустойчивостью Тьюринга системы, возможна в случае эффективного хищничества мезозоопланктона и преобладания в его рационе животной пищи.