Разработка моделей и методов для оценки влияния климатических факторов на животных

• Автор: Мордовин, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Ф Содержание

Глава 1 Состояние проблемы моделирования

ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОГОДЫ И КЛИМАТА НА ЖИВОТНЫХ

1.1 Таймырская популяция диких северных оленей

КАК ОБЪЕКТ МОДЕЛИРОВАНИЯ

1.2 Методы моделирование влияния погодно- 18 КЛИМАТИЧЕСКИХ факторов на ЖИВОТНЫХ

1.3 Предлагаемая многофакторная параметриче

СКАЯ МОДЕЛЬ ЭНЕРГООБМЕНА ЖИВОТНЫХ

Выводы по 1-й главе

® Глава 2 Математическое моделирование энергообмена

• ДИКОГО СЕВЕРНОГО ОЛЕНЯ

2.1 Исходные уравнения и их усреднение
2.2 Модель влияния температуры воздуха и скорос- 37 ти ветра
2.3 Модель влияния радиационных факторов
2.4 Моделирование популяционной специфики
2.5 Модель влияния локомоционных функций
Выводы по 2-й главе
• Глава 3 Алгоритмическая модель энергообмена жи
вотных
3.1 Алгоритмические сети блоков теплоотдачи
3.2 Алгоритмическая сеть блока энергозатрат на
АКТИВНОСТЬ
3.3 Алгоритмическая сеть блока «Баланс»
3.4 Алгоритмическая сеть блока «Дыхание»
3.5 Алгоритмическая сеть блока «Длинноволновая 66 радиация»
3.6 Алгоритмическая сеть блока «Репер»
ф Выводы по 3-й главе
Глава 4 Входные климатические данные модели энерго
• обмена животных и информационная модель климата

» АРЕАЛА
• 4.1 Входные климатические данные модели
ЭНЕРГООБМЕНА животных
4.2 Информационная модель климата ареала
Выводы по 4-й главе
Глава 5 Результаты моделирования
5.1 Расчет теплопроводности меха и тканей
5.2 Расчет теплоотдачи животного в условиях зимы
5.3 Расчет влияния инсоляции на метаболизм орга
низма
5.4 Расчет рабочих и полных энергозатрат
~ 5.5 Расчет энергетической структуры ареала
таймырской популяции диких северных оленей • Выводы по 5-й главе
Заключение
Литература
Работа посвящена разработке комплекса моделей и методов для расчета интегральных энергетических показателей влияния погодно-климатических факторов на животных и выявления биоклиматической структуры территории их обитания. Предложенный подход базируется известных уравнениях теплопроводности, гидродинамики, биофизики, математической биологии, методах системного анализа, что позволяет применить его для различных видов и популяций животных, а также в технике при разработке комплексов биоклиматического контроля и специальных видов одежды. В данной работе в качестве конкретного объекта для настройки моделей и апробации результатов выбрана крупнейшая в Евразии таймырская популяция диких северных оленей - национальное достояние России, важнейший биологический природный ресурс в системах традиционного природопользования, промыслового оленеводства, рекреации и международного туризма.
Необходимость в разработке моделей связана с тем, что без них такие основополагающие проблемы, как взаимосвязь пространственно-временной изменчивости популяции с факторами среды, энергетические экосистемные связи, влияние на популяцию территориального размещения промысловой системы не могут быть с достаточной убедительностью охарактеризованы количественно. Отсутствие информации по этим вопросам препятствует пониманию закономерностей популяционных изменений, их учета в практике промысловых хозяйств разных форм собственности, а также при разработке мер охраны животных.
Исследование влияния погодно-климатических факторов на таймырскую популяцию диких северных оленей не могло быть выполнено с помощью известных в зооклиматологии методов. Это потребовало разработки математической и алгоритмической модели энергозатрат животных, и конкретизации ее для дикого северного оленя.
температурами и преобладанием облачных погод формируют состояние теплового комфорта для северных оленей. Температура меха и кожи животных остается ниже ректальной настолько, что обеспечивает теплоотдачу несколько выше уровня основного обмена, т.е. олени находятся в термонейтральной зоне. Однако при формировании на Таймыре области высокого давления антициклонического типа с незначительным ветром и ясным небом процессы теплообмена организма со средой изменяются. Поглощение прямой радиации (коротковолновый участок спектра) мехом оленей приводит к его нагреву, температура меха и кожи повышается и градиентный теплообмен организма с окружающим воздухом ослабевает. У животных появляется тепловая одышка, поведенческие симптомы перегрева.
При разработке модели теплоотдачи поверхности тела в области воздействия прямых солнечных лучей требуется адекватное математическое описание площади поверхности меха, освещенной Солнцем, и учет изменчивости плотности потока лучистой энергии, которая зависит от числа оптических масс, прозрачности воздуха и его стратификации, ярусности облаков, наличия гелиоактивных газовых компонент атмосферы. На актинометрических станциях, вполне охватывающих ареал таймырской популяции диких северных оленей, проводятся измерения составляющих солнечной радиации в 6 сроков наблюдений.
Вместе с тем использование в расчетах срочной информации, по-видимому, преждевременно. Для оценки тепловых условий протекания популяционных процессов необходимо ограничиться климатологическими оценками. Переход от срочных рядов к климатологическим представляет отдельную проблему. В предлагаемой модели используются результаты, полученные в работе Айзенштата Б.А. [3] и написанные с их помощью упрощенные формулы (35).