Matematiker udvikler model til at kontrollere spredning af akvatiske invasive arter

Justering af vandstrømningshastigheden i en flod kan forhindre invasive arter i at bevæge sig opstrøms og udvide deres udbredelsesområde. En anvendt matematiker ved UT har udviklet en partiel differentialligningsmodel for at finde den ønskede flowhastighed for at reducere invasive populationer.

Modellen er beskrevet i et nyt papir af Suzanne Lenhart, kanslerens professor og James R. Cox professor i matematik, udgivet i Matematik .

"Invasives udgør en alvorlig trussel mod indfødte levesteder og arter, især i vandmiljøer, " sagde Lenhart. "Ved at bruge optimale kontrolteknikker i en model med realistiske hydrologifunktioner, vi illustrerede, hvordan man justerer strømningshastigheden i en flod for at forhindre en invasiv art i at bevæge sig opstrøms."

Matematiske modeller som PDE-modellen i denne undersøgelse, som repræsenterer en invasiv befolkning i en flod, kan give indsigt i nye ledelsesstrategier. Nuværende strategier til at forhindre opstrøms udvidelse af invasive arter omfatter elektriske hegn eller net i floden, men det er ikke de eneste ledelseshandlinger, der kan tages.

Flodstrømning påvirker arternes overlevelsessucces i levesteder. Lavere strømningshastigheder øger chancen for, at en art fortsætter, og højere strømningshastigheder hæmmer succes ved at begrænse artens rækkevidde og chance for overlevelse. Denne undersøgelse undersøger, hvordan vandudledningshastigheder, styret af vandudløsningsmekanismer som dæmninger, kan tvinge de invasive populationer nedstrøms og samtidig minimere omkostningerne ved forvaltningen.

"Med vores model, vi viser, hvor langt den invasive befolkning bevæger sig opstrøms uden kontrol, konstant kontrol, og optimal kontrol af vandudledning, " sagde Lenhart. "Som forventet, populationer uden kontrol er i stand til at bevæge sig længere opstrøms, og vi kan manipulere kontrolniveauerne for at finde den ønskede flowhastighed."

"I fremtiden, vi håber at anvende disse resultater med nye data på en bestemt invasiv art som asiatisk karpe, sagde Lenhart.