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The Science of the total environment2024Oct10Vol.946issue()

カレニアブレビス濃度における周期的なピークの検出時間遅延ロジスティック方程式と一致する

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文献タイプ:
  • Journal Article
概要
Abstract

ロジスティック方程式は、指数として始まり、自然システムの貨物容量によって決定される最終集団に対する漸近アプローチで終わるシグモイド曲線で単一種の人口増加をモデル化します。しかし、自然システムの人口は、容量に近づくため、しばしば安定しません。代わりに、定期的な変化を示し、時には非常に大きな振幅があります。ロジスティック方程式の時間遅延の変更は、現在の人口増加率を以前の条件に接続することにより、この動作を説明します。時間とともに人口の定期的な変化は、単調なアプローチから収容能力へと進む可能性があります。収容能力の周りの振動に。定期的な変化を制限する。そして、最後に、混oticとした変化へ。複数の種の存在と不十分なサンプリング頻度と空間的カバレッジは、現実世界の集団への時間遅延ロジスティック方程式の適用を妨げます。しかし、フロリダ湾岸南西部に沿ったカレニアブレビスの花は、花がほぼ単位であり、広い地理的地域で頻繁にサンプリングされているという点でユニークな機会を提供します。彼らは、時間遅延ロジスティック方程式をテストするための優れた候補です。これらのブルームは、40〜100日の範囲の期間で濃度のピークを示すことを示しており、時間遅延ロジスティック方程式によって予測されるものと一致しています。ピーク間の谷の細胞濃度は、ピーク値よりも少なくとも2〜3桁低く、潜在的な緩和努力のための予測可能な機会の窓を提供します。

ロジスティック方程式は、指数として始まり、自然システムの貨物容量によって決定される最終集団に対する漸近アプローチで終わるシグモイド曲線で単一種の人口増加をモデル化します。しかし、自然システムの人口は、容量に近づくため、しばしば安定しません。代わりに、定期的な変化を示し、時には非常に大きな振幅があります。ロジスティック方程式の時間遅延の変更は、現在の人口増加率を以前の条件に接続することにより、この動作を説明します。時間とともに人口の定期的な変化は、単調なアプローチから収容能力へと進む可能性があります。収容能力の周りの振動に。定期的な変化を制限する。そして、最後に、混oticとした変化へ。複数の種の存在と不十分なサンプリング頻度と空間的カバレッジは、現実世界の集団への時間遅延ロジスティック方程式の適用を妨げます。しかし、フロリダ湾岸南西部に沿ったカレニアブレビスの花は、花がほぼ単位であり、広い地理的地域で頻繁にサンプリングされているという点でユニークな機会を提供します。彼らは、時間遅延ロジスティック方程式をテストするための優れた候補です。これらのブルームは、40〜100日の範囲の期間で濃度のピークを示すことを示しており、時間遅延ロジスティック方程式によって予測されるものと一致しています。ピーク間の谷の細胞濃度は、ピーク値よりも少なくとも2〜3桁低く、潜在的な緩和努力のための予測可能な機会の窓を提供します。

The logistic equation models single-species population growth with a sigmoid curve that begins as exponential and ends with an asymptotic approach to a final population determined by natural system carrying capacity. But the population of a natural system often does not stabilize as it approaches carrying capacity. Instead, it exhibits periodic change, sometimes with very large amplitudes. The time-delay modification of the logistic equation accounts for this behavior by connecting the present rate of population growth to conditions at an earlier time. The periodic change in population with time can progress from a monotonic approach to the carrying capacity; to oscillation around the carrying capacity; to limit-cycle periodic change; and, finally, to chaotic change. The presence of multiple species and inadequate sampling frequency and spatial coverage hinder the application of the time-delay logistic equation to real-world populations. Blooms of Karenia brevis along the southwest Florida Gulf Coast, however, provide a unique opportunity in that blooms are nearly monospecific and are sampled frequently over a wide geographic region; they are good candidates for testing the time-delay logistic equation. We show that these blooms exhibit peaks in concentration with periods in the range of 40-100 days, consistent with that predicted by the time-delay logistic equation. Cell concentrations in the valleys between the peaks are at least 2-3 orders of magnitude lower than peak values, offering predictable windows of opportunity for potential mitigation efforts.

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