Att justera vattenflödet i en flod kan förhindra att invasiva arter rör sig uppströms och utökar sitt utbredningsområde. En tillämpad matematiker vid UT har utvecklat en partiell differentialekvationsmodell för att hitta önskad flödeshastighet för att minska invasiva populationer.

Modellen beskrivs i ett nytt papper av Suzanne Lenhart, Kanslerns professor och James R. Cox professor i matematik, publiceras i Matematik .

"Invasiva utgör ett allvarligt hot mot inhemska livsmiljöer och arter, speciellt i vattenmiljöer, ", sa Lenhart. "Att använda optimala kontrolltekniker i en modell med realistiska hydrologiegenskaper, vi illustrerade hur man justerar flödeshastigheten i en flod för att förhindra att en invasiv art rör sig uppströms."

Matematiska modeller som PDE-modellen i denna studie, som representerar en invasiv befolkning i en flod, kan ge inblick i nya förvaltningsstrategier. Nuvarande strategier för att förhindra uppströms expansion av invasiva arter inkluderar elstängsel eller nät i floden, men detta är inte de enda förvaltningsåtgärder som kan vidtas.

Flodflödet påverkar arternas överlevnadsframgång i livsmiljöer. Lägre flödeshastigheter ökar chansen att en art består, och högre flödeshastigheter hämmar framgång genom att begränsa artens räckvidd och chans att överleva. Denna studie undersöker hur vattenutsläppen, kontrolleras av vattenutsläppsmekanismer som dammar, kan tvinga de invasiva populationerna nedströms samtidigt som kostnaderna för hanteringen minimeras.

"Med vår modell, vi visar hur långt den invasiva befolkningen rör sig uppströms utan kontroll, konstant kontroll, och optimal kontroll av vattenutsläpp, " sa Lenhart. "Som förväntat, populationer utan kontroll kan röra sig längre uppströms, och vi kan manipulera kontrollnivåerna för att hitta den önskade flödeshastigheten."

"I framtiden, vi hoppas kunna tillämpa dessa resultat med nya data på en viss invasiv art som asiatisk karp, sa Lenhart.