Impacts of variable versus fixed phytoplankton stoichiometry on the dynamics of biogeochemical models

Göthlich, Lena

For marine biogeochemical models used in simulations of climate change scenarios, the ability to account for adaptability of marine ecosystems to environmental change is crucial. Biogeochemical models commonly include a single all--encompassing phytoplankton that does not exhibit any physiological flexibility, e.g. in stoichiometry. Hence, dynamics emerging from adaptation can not be simulated. As an alternative, more adaptive models exist that (1) increase physiological detail, or (2) resolve communities. Both approaches are investigated in this thesis, particularly with respect to the representation of phytoplankton elemental composition and its effect on model performance. It is shown that fixed phytoplankton stoichiometry impedes the adaptive potential of per se adaptive models. Consequently, allowing for stoichiometric variation provides a means of significantly improving model capabilities.

Marine biogeochemische Modelle, die in Simulationen von Klimawandel--Szenarien eingesetzt werden, müssen die Anpassungsfähigkeit mariner Ökosysteme wiedergeben. Phytoplankton wird in Biogeochemischen Modellen meist als eine einzige allumfassende Art dargestellt, deren physiologische Eigenschaften, z.B. die Stöchiometrie, konstant sind. So können biologische Adaptation und daraus entstehende Veränderungen nicht dargestellt werden. Alternativ dazu existieren adaptive Modelle, die (1) physiologischer Prozesse auflösen oder (2) explizit Diversität darstellen. In der vorliegenden Arbeit werden beide Ansätze untersucht, mit Schwerpunkt auf der Darstellung von Phytoplankton--Stöchiometrie und deren Einfluss auf das Modellverhalten. Es wird gezeigt, dass festgelegte Stöchiometrie das adaptive Potenzial von an sich adaptiven Modellen einschränkt und dass das explizite Auflösen von variabler Stöchiometrie die Leistungsfähigkeit biogeochemischer Modelle deutlich steigern kann.

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Göthlich, Lena: Impacts of variable versus fixed phytoplankton stoichiometry on the dynamics of biogeochemical models. 2012.

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