美国大学生数学建模竞赛A题翻译

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问题A:真菌
碳循环描述了地球整个地球化学循环中碳交换的过程,是地球上生命的重要组成部分。碳循环的一部分包括化合物的分解,使碳得以更新并以其他形式使用。一个关键组成部分是植物材料和木质纤维的分解。
分解木质纤维的一些关键因素是真菌。最近一篇关于真菌分解木材的研究文章的作者确定了决定分解速率的真菌特征,并指出了某些特征之间的联系[1]特别是,生长缓慢的真菌菌株往往能够更好地在环境变化的情况下生存和生长水分和温度,而生长较快的菌株往往对同一种细菌不那么相同变化。本文的概要可以在下面的第3页找到。
这些研究人员研究了大量与不同真菌相关的性状及其在疾病中的作用地面凋落物(死的植物材料)和木质纤维的分解。对于这个MCM问题你应该关注真菌的两个特性:真菌的生长速度和真菌的生长速度耐湿性。你的主要目标是模拟给定环境中木质纤维的分解这样做是在多种真菌的存在下分解木质纤维的同一地区。
当你探索这两个特性之间的关系,生长速度和耐水性,随着分解速度的加快,可能会出现以下几个问题:如何利用这两个特性不同的真菌是否相互作用并分解不同地区固定土地上的地面凋落物环境?在这些不同的环境中,分解将受到怎样的影响随着条件的变化时间?环境变化和环境变化的变化是怎样的影响长期动态有关的分解,以及真菌之间的竞争在给定的环境中?给出了给定生长速率时分解速率的估计如图1所示。在给定相对湿度容限的情况下,分解率的估计如图2所示。

1:连字符扩展之间的关系
各种真菌和产生木材的速率(mm/天)分解率(122天内质量损失%各种温度。(参考文献[1]中的图1C
2:耐湿性之间的关系
(各隔离体的竞争排名及其竞争优势的差异)各种真菌的水分生态位宽度(均为[0,1]以及由此产生的木材分解率(%)质量损失超过122天,对数转换)(参考文献[1]中的图4A
要求:你的论文应该探讨和解决以下几个方面。
1.建立描述地面凋落物和木质纤维分解的数学模型在多种真菌的存在下通过真菌的活性。

2.在你的模型中,结合不同种类真菌之间的相互作用,它们不同的生长速率和不同的耐湿

性如图1和图2所示。3.提供模型分析,并描述不同类型模型之间的相互作用真菌。相互作用的动力学特征和描
述应包括两者短期和长期趋势。你的分析应该检查对快速波动的敏感性在环境中,你应该确定大气变化的总体影响评估当地天气模式变化影响的趋势。
4.包括对每个物种和物种的相对优势和劣势的预测可能持续存在的物种组合,并在不同的
环境(包括干旱)下持续存在,半干旱、温带、树栖和热带雨林。
5.描述系统真菌群落的多样性如何影响整体效率与地面垃圾分解有关的系统。预测生物多
样性在当地环境中存在不同程度的变异。包括一篇两页的文章。你的文章应该适合列入介绍大学水平的生物教科书,讨论最近的发展,在我们的理解真菌在生态系统中的作用。参考文献:
[1]NickyLustenhouwer,DanielS.Maynard,MarkA.Bradford,DanielL.Lindner,BradOberle,AmyE.Zanne,andThomasW.Crowther,"Atrait-basedunderstandingofwooddecompositionbyfungi,"ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStates,May13,2020.https://www.pnas.org/content/pnas/117/21/11551.full.pdf
研究文章摘要
我们在下面简要介绍了Lustenhouwer等人的研究文章[1].原版全文可在
https://www.pnas.org/content/pnas/117/21/11551.full.pdf。注意你不需要阅读原文就可以完成这个MCM问题。有机物质的分解是碳循环的一个重要组成部分。大规模碳循环的建模以及全球气候模型正变得越来越精细,而且越来越复杂融入更多小尺度细节。一个重要的细节是与能量衰减有关的速率微生物和真菌群落的有机物质。本文的重点是不同的衰变与不同类型真菌相关的比率。本文作者探讨了几种不同的真菌特性,以确定其影响
木材的分解。他们是通过测量木块在燃烧后损失的质量来实现的把不同种类的真菌引入这些街区。研究人员检查了大量的与每种真菌相关的不同特征,并试图确定这些特征在真菌中的作用木块的分解。例如,一个重要的特性是菌丝延伸率。菌丝是分枝的细胞
一种真菌的丝和结构,不同种类的菌丝起着不同的作用真菌生命周期中的角色。菌丝延伸率实质上是一个菌丝体的生长速率真菌。另一个特征是在给定的体积内菌丝的密度。这两个特征与真菌的许多特性有关。例如,它被发现了如果菌丝延伸率更大(生长更快),真菌更有可能分解木头更快。同样,如果细丝更密集,则木材的分解较慢。此外,这两个特征也与真菌对不同的环境条件有反应。特别是研究人员发现,真菌能够更好地适应各种各样的环境水分条件也倾向于木材分解较慢。生长速度快且比其他真菌更具竞争力的真菌倾向于更快地分解木材。MCM问题A中的图1和图2语句显示这些关系。木本材料经过多个阶段分解,在研究文章与木本材料在其生长过程中的腐烂最为相关衰变循环。其他衰变阶段的结果可能不同。为了建模的目的练习时,你可以专注于中间阶段的结果,并假设其他阶段的结果是一致的分解阶段。另一个考虑因素是,当地的环境条件可能会有所不同对一个区域的影响很大,也会影响整个动态。词汇表:
生物多样性:广泛地说,是世界上各种各样的生命。在较小的范围内,生活在一个特定的栖息地或生态系统。
碳循环:碳交换的连续过程(或一系列过程)在生物体和环境之间,然后在整个地球上重复使用。
竞争排名:衡量一种真菌在一系列中胜过其他真菌的能力相似条件下的成对测试。地球生物圈:岩石圈(地壳和上地幔),水圈(所有地球表面的水)和大气(地球周围的气体外壳)地球的一部分。

真菌(复数:真菌):真核细胞(细胞核被包围的细胞)中的任何一种在核膜内)有机体。例如酵母、霉菌和蘑菇。
地球化学循环:元素交换的各种途径和步骤在地球生物圈之间。菌丝:真菌群落中形成细丝的细胞。菌丝延伸率:真菌生长的速率。
水分生态位宽度:最大和最小水分水平之间的差异真菌群落中哪一半能保持最快的生长速度。
耐湿性:一种真菌的竞争排名与其水分之间的差异壁龛宽度。

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/f6bab5a0a65177232f60ddccda38376bae1fe00a.html

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