子位点

模拟鱼类幼虫的迁移

2008年10月31日



图1个人的运动

水生生态系统的经典生态建模是基于流体动力学模型和欧拉式水质模型的组合。后者描述了生物学和化学变量作为流体动力学模型中的每个计算节点表示的水体积内的平均浓度。欧拉型型号特别适用于模拟浓度的变化,例如溶解氧,营养和微藻。然而,一个重要的约束是,不能模拟部分或完全独立于水流,植绒和紧急现象的个体之间的行为和相互作用。对于此目的,可以应用基于代理的建模(ABM)。

DHI目前在DHI的生态建模模块,ECO实验室实施了ABM功能。ECO实验室是一个开放式求解器,作为液压动力学模型的附加模块,用于模拟水生环境中的生物和化学现象。对于预定义模型,所有差分方程都可以完全访问和可编辑,而新型号可以轻松实现。

移动
通过定义描述速度和方向的规则和算法,ABM使得定义代理(例如远洋幼虫、鱼类或哺乳动物)和它们的行为(~运动)成为可能。每个agent根据它自己的行为和模拟的液压电流运动。

由代理本身实施的运动可以作为每个单独的代理的周围环境的函数计算,例如:评估即时邻居并选择朝向例如运动的方向(和速度)。较高的食物丰富,朝其他人(〜植绒)或远离诸如低氧气条件或捕食者等威胁。

状态
对于每种类型的药剂(例如鱼),可以定义无限数量的状态变量,如体重、长度、年龄、脂质含量或积累的外来生物。每个状态都可以描述为为agent定义的其他状态变量的函数(例如,理想情况下作为一个生理模型),或者作为水动力模型和/或欧拉类型水质模型中包含的任何其他状态变量的函数。

案例分析
吼鱼绝对是丹麦最稀有和濒危的鱼类之一。www.snaebel.dk

蜂鸣是一种鲑鱼类物种,生活在海上的成年生活阶段,从最初孵化的河里产卵返回。孵化后的最初几个月不会忍受盐水状况,并且重要的是他们可以留在淡水中很重要直到一定阶段。由于新的孵化幼虫只有一个非常受限制的移动能力,淹没的区域,诸如洪水平移的缓慢运动被认为是少年升降机的重要栖息地。


图2。尖吻白鲑的

唯一一个大量的人口在沃登海地区的丹麦地区生活,并在一些丹麦河里品种。由于过去几个世纪的工业化和堤防建设的进展,它已经从德国和荷兰消失了。为了拯救完全灭绝的遗传,丹麦森林和自然机构与当地县合作,已启动欧盟融资的举办项目。作为特定湿地修复项目的一部分,被要求评估河流和淹没地区的2个替代设计,以实现巨大的幼虫和油炸物的最有效的拘留(和因此假定的最高生存)。2D流体动力模型(MIKE 21 FM)和ABM的组合用于分析。

基于关于少年抬高的行为和偏好的最佳可用知识,在ECO实验室中设置了一个简单的ABM,例如:

  • 鸡蛋在14天内孵化。
  • 增长随年龄呈指数增长。
  • 最大游泳速度是长度的函数。
  • 死亡风险最初为每天5%,随着年龄的增长而降低。
  • 幼虫寻找具有低电流和植被的区域。
  • 幼鱼觅食水深不超过35厘米。
  • 在5厘米以上的长度,蜂鸣迁移到下游。

此外,随机步行被包括A.O.模拟分散过程。
Mike21 FM用于预测水深和当前条件。

结果
下图显示了在模拟期间的一定时间在一定时间的单个幼虫(图3)和幼虫分布的运动。


图3.项目区域中单个个人的移动跟踪。颜色表示水深。


图4.在仿真期间在一定时间内分布鱼幼虫。颜色表示曼宁的号码

基于1000个模拟的个体,比较了河流修复的不同设计。在图5当它们离开项目区域下游时,显示了幼虫的长度。这是对临界生长阶段保持幼虫的区域效率的间接测量。


图5.当它们离开下游区域时,Houting Larvae的长度分布。

结论
尽管校准的液压模型表明,与替代方案2相比,替代的液压模型显着降低了项目区域的平均水速,但仅基于这种观察,不可能得出结论,第一个替代方案将导致在幼虫的留下幼虫的显着更长的停留时间建造的湿地。只有通过将液压模拟与ABM相结合,只能评估鱼类幼虫行为的现有知识以及高度波动的液压环境中的影响。

(首次发表于2008年9月Nzwwa Junce))

FlemmingThorbjørnHansen.

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每个砂Rosshaug

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