Formación de patrones en un sistema modelo de oxígeno-plancton
Autores: Sekerci, Yadigar; Petrovskii, Sergei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Formación de patrones en un sistema modelo de oxígeno-plancton
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Disminución
Oxígeno disuelto
Ecosistema marino
Calentamiento global
Fotosíntesis de fitoplancton
Descomposición de oxígeno
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
La disminución del nivel de oxígeno disuelto ha sido reportada recientemente como un problema ecológico creciente en mares y océanos alrededor del mundo. La concentración de oxígeno es un indicador importante de la salud del ecosistema marino ya que la falta de oxígeno (anoxia) puede llevar a la mortalidad masiva de la fauna marina. Aunque se cree que la disminución de oxígeno es resultado del calentamiento global, las razones exactas para el deterioro observado del oxígeno siguen siendo controvertidas. Recientemente se ha demostrado que también puede ser resultado de una interrupción de la fotosíntesis del fitoplancton. En este documento, exploramos esta idea considerando el modelo de dinámica de oxígeno-plancton acoplado en dos dimensiones espaciales. Mediante extensas simulaciones numéricas realizadas para diferentes condiciones iniciales y en un amplio rango de valores de parámetros, mostramos que la dinámica del sistema normalmente conduce a la formación de una rica variedad de patrones. Revelamos cómo evolucionan estos patrones cuando el sistema se acerca al punto de inflexión, es decir, al límite del rango de parámetros seguros más allá del cual la depleción de oxígeno es la única posibilidad. En particular, mostramos que cerca del punto de inflexión la distribución espacial del oxígeno disuelto tiende a volverse más regular; esto puede considerarse como una advertencia temprana de la catástrofe inminente.
Descripción
La disminución del nivel de oxígeno disuelto ha sido reportada recientemente como un problema ecológico creciente en mares y océanos alrededor del mundo. La concentración de oxígeno es un indicador importante de la salud del ecosistema marino ya que la falta de oxígeno (anoxia) puede llevar a la mortalidad masiva de la fauna marina. Aunque se cree que la disminución de oxígeno es resultado del calentamiento global, las razones exactas para el deterioro observado del oxígeno siguen siendo controvertidas. Recientemente se ha demostrado que también puede ser resultado de una interrupción de la fotosíntesis del fitoplancton. En este documento, exploramos esta idea considerando el modelo de dinámica de oxígeno-plancton acoplado en dos dimensiones espaciales. Mediante extensas simulaciones numéricas realizadas para diferentes condiciones iniciales y en un amplio rango de valores de parámetros, mostramos que la dinámica del sistema normalmente conduce a la formación de una rica variedad de patrones. Revelamos cómo evolucionan estos patrones cuando el sistema se acerca al punto de inflexión, es decir, al límite del rango de parámetros seguros más allá del cual la depleción de oxígeno es la única posibilidad. En particular, mostramos que cerca del punto de inflexión la distribución espacial del oxígeno disuelto tiende a volverse más regular; esto puede considerarse como una advertencia temprana de la catástrofe inminente.