Simulation of degradation of pasture ecosystems of arid zone | Имитационное моделирование деградации пастбищных экосистем аридной зоны

Simulation of degradation of pasture ecosystems of arid zone | Имитационное моделирование деградации пастбищных экосистем аридной зоны

2023

Salugin, A.N.

English. The original concept of system dynamics was used in the development of simulation models reflecting the dynamics (successions) of pasture ecosystems. The time dynamics of the soil and vegetation cover of the natural pastures of the Black Lands of Kalmykia reflects the degradation processes that are studied by simulation modeling. The processes of pasture degradation in the subarid belt of Southern Russia were described by ordinary differential equations. The dynamics of changes in effective coatings for phytocenoses of pastures of Black Lands in the process of degradation was traced from the original pastures to complete desertification. Analytical solutions for various conditions of succession dynamics in the degradation of natural pasture lands are a convenient test for assessing the adequacy of simulation modeling. The initial time periods of space observations of effective coatings of phytocenoses were used to parameterize the simulation models. The models are implemented in the AnyLogic simulation system. The model development process is based on visual programming using the graphical user interface. Information flows in the Anylogic environment are redistributed over time through a system of storage devices interconnected by an oriented graph of the model. A computational experiment was used for an indicative (qualitative) assessment of ecosystem sustainability. The results of analytical modeling using ordinary differential equations and simulation modeling showed a high identity. The study of the dynamics of pasture ecosystems using a variation experiment demonstrates a possibility of visual (cognitive) selection of the parameters of the model that determines the conditions of stationarity of pasture ecosystems. Studying the dynamics of successions of pasture phytocnoses by this method opens up new opportunities for solving problems of optimal use of biological resources and sustainability of pasture ecosystems.

Show more [+]

Less [-]

Russian. Оригинальная концепция системной динамики использована при разработке имитационных моделей, отражающих динамику (сукцессии) пастбищных экосистем. Временная динамика почвенно-растительного покрова естественных пастбищ Чёрных земель Калмыкии отражает деградационные процессы, которые исследуются имитационным моделированием. Процессы деградации пастбищ в субаридном поясе юга России описывали обыкновенными дифференциальными уравнениями. Динамику изменения эффективных покрытий для фитоценозов пастбищ Чёрных земель в процессе деградации прослеживали от исходных пастбищ до полного опустынивания. Аналитические решения для различных условий сукцессионной динамики при деградации естественных пастбищных угодий представляются удобным тестом при оценке адекватности имитационного моделирования. Исходные временные ряды космических наблюдений за эффективными покрытиями фитоценозов использовали для параметризации имитационных моделей. Модели реализованы в системе имитационного моделирования AnyLogic. Процесс разработки модели основан на визуальном программировании с использованием графического интерфейса пользователя. Информационные потоки в среде AnyLogic перераспределяются с течением времени по системе накопителей, связанных между собой ориентированным графом модели. Вычислительный эксперимент использовали для ориентировочной (качественной) оценки экосистемной устойчивости. Результаты аналитического моделирования с использованием обыкновенных дифференциальных уравнений и имитационное моделирование показали высокую идентичность. Исследование динамики пастбищных экосистем с использованием вариационного эксперимента демонстрирует возможность визуального (когнитивного) подбора параметров модели, отвечающей условиям стационарности пастбищных экосистем. Изучение динамики сукцессий пастбищных фитоценозов рассматриваемым методом открывает новые возможности для решения задач оптимального использования биоресурсов и устойчивости пастбищных экосистем.

Show more [+]

Less [-]

Bibliographic information

Российская сельскохозяйственная наука | Russian Agricultural Sciences

Issue

2

ISSN

2500-2627

Other Subjects

Modele mathematique; Ordenacion de recursos naturales; Ecosysteme; Degradacion; Biodiversite; Federacion de rusia; Federation de russie; Modelos matematicos