Regime shifts and ecological catastrophes in a model of plankton-oxygen dynamics under the climate change

برآورد شده است که بیش از نیمی از کل اکسیژن جو در اقیانوس ها به علت فعالیت فتوسنتزی فیتوپلانکتون تولید می شود. بنابراین هر گونه کاهش قابل توجهی در تولید اکسیژن خالص توسط فیتوپلانکتون احتمالا منجر به تخریب اکسیژن اتمسفر و مرگ و میر عظیم جهانی حیوانات و انسان ها خواهد شد. به نوبه خود، میزان تولید اکسیژن به درجه حرارت آب بستگی دارد و از این رو می تواند تحت تأثیر گرم شدن کره زمین قرار گیرد. ما این نظریه را به لحاظ نظری، با درنظر گرفتن یک مدل یک پویایی اکسیژن پلانکتون همراه، که در آن میزان تولید اکسیژن به آرامی با گذشت زمان به دلیل گرم شدن اقیانوس تغییر می کند، در نظر گرفته شده است. ما نشان می دهیم هنگامی که درجه حرارت بالا بالا می رود، یک تغییر رژیم اتفاق می افتد: تولید اکسیژن پایدار غیر ممکن می شود و دینامیک سیستم منجر به تخریب سریع اکسیژن و انقراض پلانکتون می شود. ما همچنین یک سناریوی را در نظر می گیریم که بعد از یک دوره مشخص افزایش دمای بر روی مقدار جدید بالاتر اما ظاهرا ایمن قرار می گیرد، یعنی قبل از اینکه فاجعه تخریب اکسیژن اتفاق بیفتد. ما نشان می دهیم که در این حالت پویایی سیستم ممکن است یک پویایی شبه دیرپایی بلند مدت داشته باشد که هنوز هم می تواند منجر به یک فاجعه زیست محیطی (کاهش اکسیژن و انقراض جمعی) شود، اما تنها پس از یک دوره قابل توجهی از زمان. در نهایت، ما در مورد سیگنال های هشدار زود هنگام در مورد تغییرات رژیم در حال وقوع در فاجعه بحث می کنیم.