Casado-Natalia-mds-parcial2

5 de Octubre de 2012
Modelos de Simulación. Segundo Parcial Integrador
Nombre y apellido: NATALIA CASADO
DNI: 31896498
Docentes: Gustavo Sznaider, Tamara Leibovich
IMPORTANTE:
Todos los diagramas de los modelos, ecuaciones, figuras, tablas y respuestas deberán
ser entregados dentro de un informe (archivo DOC). No se aceptarán archivos Stella ni
XLS anexos. Solo se recibirá un archivo DOC.
El nombre del archivo a entregar deberá contener su apellido y nombre, en el siguiente
formato ejemplo: perez-juan-mds-parcial2.doc. Guarde el archivo en T:\
En gran parte de la región pampeana las lagunas han cambiado gradualmente de un
estado claro a uno turbio altamente eutrófico. En ecología el término eutrofización designa el
enriquecimiento más o menos masivo de nutrientes inorgánicos (P, N, etc.) en un ecosistema
acuático. La contaminación puntual de las aguas, por efluentes urbanos, o difusa, por la
contaminación agrícola o atmosférica, puede aportar cantidades importantes de esos elementos.
El resultado es un aumento de la producción primaria con importantes consecuencias sobre la
composición, estructura y dinámica del ecosistema. La eutrofización produce de manera general
un aumento de la biomasa y un empobrecimiento de la diversidad. La explosión de algas que
acompaña a la primera fase de la eutrofización provoca un enturbiamiento que impide que la luz
penetre hasta el fondo del ecosistema. Como consecuencia en el fondo se hace imposible la
fotosíntesis, productora de oxígeno libre, a la vez que aumenta la actividad metabólica
consumidora de oxígeno de los descomponedores, que empiezan a recibir los excedentes de
materia orgánica producidos cerca de la superficie. De esta manera en el fondo se agota pronto el
oxígeno por la actividad aerobia y el ambiente se vuelve pronto anóxico. La radical alteración del
ambiente que suponen estos cambios, hace inviable la existencia de la mayoría de las especies
que previamente formaban el ecosistema. Se brinda un modelo sencillo en Stella que representa la
dinámica de estos ecosistemas durante los últimos 300 años (1800-2000). En base a esta
información y la contenida en el modelo responda:
1. ¿Cuál es el objetivo del modelo presentado?
El objetivo del modelo es determinar la disponibilidad de oxígeno en un cuerpo de agua afectado
por eutrofización, a partir de estimaciones en la actividad de descomponedores y en la densidad
de algas en el sistema.
2. Explique e ilustre que ocurre con la dinámica de este ecosistema para los primeros 300 años
tal cual está el modelo parametrizado.
1: Algas
1:
2:
3:
2: Descomponedores
3: Oxigeno
11
3
30
1
1:
2:
3:
6
2
15
2
3
3
3
1:
2:
3:
2
1
0
0,00
Page 1
2
3
1
2
1
1
74,75
149,50
Y ears
2
224,25
299,00
18:43 v ie, 05 de oct de 2012
Untitled
Según el gráfico anterior, podemos observar la dinámica del ecosistema en cuestión.
Se observa que en los primeros años ocurre una fuerte reducción del oxígeno disponible y en la
densidad de algas; los cuales se correlacionan, ya que al disminuir la disponibilidad de oxígeno se
reduce la actividad fotosintética de las algas del fondo del ecosistema (MAL, en el modelo el
oxígeno no tiene influencia sobre las algas), y por ende su densidad. Esta situación conlleva a
continuación un aumento de descomponedores anaeróbicos, asociados a mayor densidad de
materia orgánica.
En la mitad del plazo modelado (aproximadamente 150 años) la densidad de algas tiende casi a
cero, por lo que esto mismo sucede con los descomponedores, que ya poseen materia orgánica
disponible.
Hacia los últimos 50 años de la estimación, tras pequeños aumentos en la fluctuante
disponibilidad de oxígeno, se observa un incremento en la densidad de algas, y por ende, de
descomponedores.
Nótese que la actividad de los descomponedores se observa desfasada en el grafico con respecto
las algas, ya que la actividad de descomposición se retoma una vez estabilizada mínimamente la
población de algas.
3. ¿Presenta el modelo estocasticidad? En caso afirmativo, indique cuales son los responsables
de la estocasticidad.
Si. Hay estocasticidad en el comportamiento del oxígeno, ya que su disponibilidad es fluctuante y
se relaciona con procesos azarosos que generan dichas variaciones, independientes del sistema.
Mal. Hay que indicar cuales Controladores presentan estocasticidad
4. Realice un análisis de sensibilidad de la influencia de los parámetros TMortD y TMortA
sobre la población de Descomponedores. Varíe ambos parámetros de forma independiente
hasta un máximo de 50% (+ o -) de su valor original. Muestre el resultado del análisis y
describa sus conclusiones.
TMrtD: 0.02 (0.03 - 0.01)
TMrtA: 0.02 (0.03 - 0.01)
Desco…nedores v . TMortA: 1 - 2 - 3 - 4 - 5 30
15
0
0
Page 1
0
TMortA
Untitled
GRAFICO 1
0
19:10
v ie, 05 de oct de 2012
TABLA 1
Desco…nedores v . TMortD: 1 - 2 - 3 - 4 - 5 5
3
0
0
Page 1
0
TMortD
0
19:13
v ie, 05 de oct de 2012
Untitled
GRAFICO 2
TABLA 2
En el Gráfico 1 y Tabla 1 se observa el comportamiento de los descomponedores a partir de
variaciones del 50% en la Tasa de Mortalidad de las Algas.
En el Gráfico 2 y Tabla 2 se observa el comportamiento de los descomponedores a partir de
variaciones del 50% en la Tasa de Mortalidad de los Descomponedores.
En los resultados se observa que la población de los descomponedores resultaampliamente más
sensible a variaciones en tasa de mortalidad de algas. Por ejemplo, en el año 21que se determina
al final de las tablas se puede ver que la variación es mayor.
A través de los gráficos se ve que en el caso de modificar la TMortA o la TMortB, el
comportamiento de los descomponedores es similar.
Pobre
5. ¿Qué utilidad encuentra en las conclusiones del punto anterior (ejemplifique como podría
aprovechar las conclusiones)?
Este análisis me permite determinar si es comportamiento de los descomponedores se verá mas o
menos afectado ante variaciones en las tasas de mortalidad de algas y descomponedores; es decir,
cual es la variable mas sensible. Esto puede ser útil para conocer el comportamiento del sistema.
Por ejemplo; pede servir para aplicar medidas de remediación en un ecosistema acuático con
eutrofización generada por contaminación de origen antrópica, donde se busca disminuir la
población de descomponedores anaeróbicos para aumentar disponibilidad de oxígeno, y por ende
mantener el sistema en equilibrio.
6. Indique al menos dos parámetros que indirectamente impacten sobre PerdidasO.
Indique además como se deberían modificar (aumentar o disminuir) los mismos para
que dicho flujo disminuya.
Dos parámetros que impactan inrectamente sobre PerdidasO son: ConversiónAlgas y
TMortD.
La ConversiónAlgas debería disminuir para que las PerdidasO disminuyan, mientras que
la TMortD debería aumentar.
7. Modifique el modelo de manera que el mismo considere que la tasa muerte de peces está
influenciada por la cantidad de oxígeno de acuerdo a la siguiente función.
Tasa Muerte Peces
Detalle todas las modificaciones que tenga que realizar en el modelo.
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
5
10
Oxígeno
15
Detalle de las modifiaciones realizadas
en el modelo en Stella; donde se
relaciona la variable Tasa Muerte con
el umbral máximo y mínimo de
oxígeno disponible. A su vez, se
conecta la variable de estado oxígeno
con Tasa Muerte.
Para Tasa Muerte se utiliza la siguiente ecuación:
IF(Oxigeno<=O_umbral_min)THEN(1)ELSE(IF(Oxigeno>=O_umbral_max)THEN(0.1)ELSE(1
))MAL
8. Explique e ilustre que ocurre con la dinámica de este nuevo ecosistema, para los primeros
300 años (con el modelo modificado en el punto anterior)
1: Descomponedores
1:
2:
3:
4:
2: Algas
3: Oxigeno
4: Peces
3
10
30
20000
4
1
1:
2:
3:
4:
2
5
15
10000
1
3
2
1
3
1:
2:
3:
4:
3
3
1
0
0
0
0
2
4
0,00
2
4
74,75
Page 1
149,50
Y ears
4
2
224,25
299,00
20:26 v ie, 05 de oct de 2012
Untitled
Se puede observar que ante reducciones en la disponibilidad de oxigeno (por mayor población de
descomponedores y algas) en el sistema, la población de peces disminuye; y ante aumentos (por
menor población de descomponedores y algas) la población de peces aumenta hasta mantenerse
constante.Pobre
9. Enumere todas los outputs del nuevo modelo.
Los nuevos outputs del modelo son:
- Tasa muerte
- Muertes de peces
-
Población de peces
Mal se piden todos los outputs
10. Determine el valor más alto de Pamb (que usted pueda encontrar), que no ponga en peligro la
existencia de los peces en el largo plazo (puede aumentar la extensión de la simulación).
Justifique su respuesta. Mal