Aktive Tracer in chaotischer Advektion

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Ziel des Projektes ist die systematische Untersuchung der Wechselwirkungen von Populationen in marinen Ökosystemen mit physikalischen Transportprozessen. Basierend auf Studien zum Transport passiver Tracer durch chaotische Advektion in hydrodynamischen Flüssen untersuchen wir aktive Tracer. Diese aktiven Tracer werden nicht nur von der Flüssigkeit transportiert, sondern besitzen eine Eigendynamik, die durch Wachstums-, Fraß, Konkurrenz- und Sterbeprozesse charakterisiert wird. Im Mittelpunkt der Untersuchung steht die Herausbildung räumlicher Strukturen im Medium, die ein Wachstum der biologischen Populationen begünstigt. Da die Transportprozesse häufig auf viel kürzeren Zeitskalen ablaufen als die biologischen Prozesse, müssen die sich ausbildenden Strukturen auf invarianten Mengen des zugrundeliegenden dynamischen Systems liegen, um den Zeitskalenunterschied zu überbrücken. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit ist die Untersuchung des Zusammenwirkens von Konkurrenz und chaotischer Advektion zur Erhaltung der Artenvielfalt in marinen Ökosystemen. Die erzielten theoretischen Ergebnisse sollen mit Simulationen unter Verwendung eines dreidimensionalen realistischen Strömungsmodells für das Ostfriesische Wattenmeer verglichen werden.