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Spatiotemporal Complexity of the Nutrient-Phytoplankton Model

机译：营养浮游植物模型的时空复杂性

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摘要

We consider the mathematical formulation, analysis, and numerical solution of a nonlinear system of nutrient-phytoplankton, which consists of a series of reaction-advection-diffusion equations. We derive the critical conditions for Turing instability without an advection term and define the range of Turing instability with the change of nutrient concentration. We show that horizontal movement of phytoplankton could influence the system and that it is unstable when the horizontal velocity exceeds a critical value. We also compare reaction-diffusion equations with reaction-advection-diffusion equations through simulations, with spotted, banded, and crenulate patterns produced from our model. We found that different spatial constructions could occur, impacted by the diffusion and sinking of nutrients and phytoplankton. The new model may help us better understand the dynamics of an aquatic community.
机译：我们考虑由一系列反应-对流-扩散方程组成的营养-浮游植物非线性系统的数学公式，分析和数值解。我们推导了没有对流项的图灵不稳定性的临界条件，并随着营养物浓度的变化定义了图灵不稳定性的范围。我们显示出浮游植物的水平运动可能会影响系统，并且当水平速度超过临界值时它是不稳定的。我们还通过模拟比较了反应扩散方程与反应平流扩散方程，以及从我们的模型中产生的斑点，带状和尖峰图案。我们发现，营养物和浮游植物的扩散和下沉可能会影响不同的空间结构。新模型可以帮助我们更好地了解水生社区的动态。

著录项

  • 来源
    《Mathematical Problems in Engineering》 |2015年第7期|815682.1-815682.11|共11页
  • 作者

    Mei Debing; Zhao Min; Yu Hengguo; Dai Chuanjun;

  • 作者单位

    Wenzhou Univ, Zhejiang Prov Key Lab Water Environm & Marine Bio, Wenzhou 325035, Zhejiang, Peoples R China.;

    Wenzhou Univ, Sch Life & Environm Sci, Wenzhou 325035, Zhejiang, Peoples R China.;

    Wenzhou Univ, Zhejiang Prov Key Lab Water Environm & Marine Bio, Wenzhou 325035, Zhejiang, Peoples R China.;

    Wenzhou Univ, Sch Life & Environm Sci, Wenzhou 325035, Zhejiang, Peoples R China.;

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