Денис Вадимович Бондаренко, ассистент кафедры программного обеспечения вычислительной техники и автоматизированных систем
44003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Denis V. Bondarenko, assistant department of software for computing equipment and automated systems
1, Gagarin Sq., Rostov-on-Don, 344003
Алла Валерьевна Никитина, доктор технических наук, профессор кафедры программного обеспечения вычислительной техники и автоматизированных систем
44003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Alla V. Nikitina, doctor of engineering science, Professor department of software for computing equipment and automated systems
1, Gagarin Sq., Rostov-on-Don, 344003
Введение. Актуальность исследования обусловлена необходимостью количественной оценки негативного влияния массового развития сцифоидных медуз (Aurelia aurita и Rhizostomeae) на биоресурсы Азовского моря, испытывающего комплекс антропогенных нагрузок. Теоретической основой для решения данной проблемы выступает концепция трофических взаимодействий и инвазий в морских экосистемах. Целью настоящей работы является разработка математической модели динамики рыбного сообщества Азовского моря, учитывающей конкурентное и хищническое давление со стороны медуз, для оценки критических порогов его биомассы, приводящих к депрессии промысловых запасов.Материалы и методы. Для исследования влияния сцифомедуз на биоресурсы Азовского моря в качестве основного инструмента использована математическая модель биологической кинетики, описывающая динамику трёх ключевых компонентов (зоопланктон, рыбы, медузы) с учётом конкуренции и хищничества. Материалом исследования выступали теоретические уравнения системы с соответствующими параметрами взаимодействий и начально-краевыми условиями.Результаты исследования. Результаты численного моделирования показали, что при характерных для летнего сезона условиях в Азовском море (высокая температура, эвтрофикация) прирост биомассы сцифомедуз более чем в три раза за период июль-август приводит к резкому переходу экосистемы в альтернативное устойчивое состояние с их доминированием. Этот переход обусловлен комбинированным эффектом интенсивной конкуренции за зоопланктон и прямого хищничества медуз на ранних стадиях развития рыб и сопровождается критическим снижением доступности кормовой базы, что подавляет восстановление промысловых рыбных популяций.Обсуждение. Проведённое исследование подтверждает высокую экологическую значимость массовых скоплений сцифомедуз и количественно обосновывает риск перехода экосистемы Азовского моря в альтернативное, менее продуктивное состояние, доминируемое медузами. С теоретической точки зрения работа вносит вклад в развитие моделей трофических взаимодействий с учётом множественных механизмов воздействия инвазионных видов.Заключение. Практическая значимость работы заключается в том, что разработанная модель представляет собой инструмент для прогнозной оценки состояния биоресурсов и обоснования управленческих решений, направленных на смягчение последствий эвтрофикации и биологических инвазий. Перспективы исследования связаны с дальнейшей детализацией модели и включением в неё сезонных и климатических факторов для повышения точности долгосрочных прогнозов.
Introduction. The relevance of this study is determined by the need for a quantitative assessment of the negative impact of mass outbreaks of scyphozoan jellyfish (Aurelia aurita and Rhizostomeae) on the bioresources of the Azov Sea, which is subjected to a complex combination of anthropogenic pressures. The theoretical framework of the research is based on the concept of trophic interactions and biological invasions in marine ecosystems. The aim of this study is to develop a mathematical model of the dynamics of the fish community in the Azov Sea that accounts for both competitive and predatory pressure exerted by jellyfish, in order to identify critical biomass thresholds leading to the depression of commercial fish stocks.Materials and Methods. To investigate the influence of scyphozoan jellyfish on the bioresources of the Azov Sea, a mathematical model of biological kinetics was employed as the primary research tool. The model describes the dynamics of three key ecosystem components (zooplankton, fish, and jellyfish), incorporating mechanisms of competition and predation. The research material consists of a system of theoretical equations with appropriate interaction parameters and initial and boundary conditions.Results. Numerical simulations demonstrated that under environmental conditions typical of the summer period in the Azov Sea (elevated water temperature and eutrophication), an increase in scyphozoan jellyfish biomass by more than threefold during July–August leads to an abrupt shift of the ecosystem to an alternative stable state dominated by jellyfish. This transition is driven by the combined effects of intense competition for zooplankton and direct predation by jellyfish on the early life stages of fish, and is accompanied by a critical reduction in food availability, which suppresses the recovery of commercial fish populations.Discussion. The results confirm the high ecological significance of mass aggregations of scyphozoan jellyfish and provide a quantitative justification for the risk of a regime shift in the Azov Sea ecosystem toward an alternative, less productive state dominated by jellyfish. From a theoretical perspective, the study contributes to the development of trophic interaction models that incorporate multiple impact mechanisms of invasive species.Conclusion. The practical significance of this work lies in the fact that the proposed model serves as a tool for predictive assessment of bioresource status and for substantiating management decisions aimed at mitigating the consequences of eutrophication and biological invasions. Future research will focus on further refinement of the model, including the incorporation of seasonal and climatic factors to improve the accuracy of long-term forecasts.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.