2021年美赛MCM\ICM A题题目

碳循环描述了整个地球地球化学循环中碳交换的过程，是地球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。该过程的这一部分的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。最近关于真菌通过木材分解的研究文章的作者确定了决定分解速率的真菌性状，并指出了某些性状之间的联系[1]。尤其是，生长缓慢的真菌菌株在存在湿度和温度方面的环境变化的情况下趋于更好地存活和生长，而生长较快的菌株对相同变化的抵抗力较弱。您可以在第 3 页的下面找到本文的提要。
这些研究人员研究了与不同真菌相关的大量性状，以及它们在地垫（死植物材料）和木质纤维分解中的作用。对于此 MCM 问题，您应该只关注真菌的两个特征：真菌的生长速度和真菌的耐湿性。我们的主要目标是模拟给定土地上木质纤维的分解，并在存在多种类型的真菌分解同一区域的木质纤维的情况下进行建模。
当您探索感兴趣的两个性状，生长速率和耐湿性以及分解速率之间的关系时，可能会出现一些问题，包括：使用这两个性状，不同的真菌如何在固定的斑块中相互作用并分解地面凋落物。在不同环境中的土地？在这些不同的环境中，随着条件的变化，分解将如何随着时间的推移而受到影响？ 在给定环境中，环境变化和环境变化的变化如何影响分解方面的长期动态以及真菌之间的竞争？给定生长速率，对分解速率的估算如图 1 所示。给定相对湿度，给出分解速率的估算，如图 2 所示。
左： 图 1： 在各种温度下， 各种真菌的菌丝延伸率（ mm /天） 与木材分解率
（ 122 天的质量损失百分比） 之间的关系。（ [1]中的图 1C）。
右： 图 2： 各种真菌的耐湿性（ 每种分离物竞争排名的差异及其湿位生态位宽度， 均定为[0,1]） 与木材分解率（ 122 天的质量损失百分比， 经对数转换） 之间的关系）。（ [1]中的图 4A）。
要求：我们的论文应该探索和解决以下方面。
（1）建立一个数学模型，描述在存在多种真菌的情况下通过真菌活动导致的枯枝落叶和木质纤维的分解。
（2）在模型中，合并具有不同生长速率和不同耐湿性的不同真菌种类之间的相互作用，如图 1 和 2 所示。
（3）提供模型分析并描述不同类型真菌之间的相互作用。相互作用的动力学特性和描述应包括短期和长期趋势。我们的分析应该检查对环境快速波动的敏感性，并且应该确定不断变化的大气趋势的整体影响，以评估当地天气模式变化的影响。
（4）包括有关每种物种及其可能持续存在的物种组合的相对优势和劣势的预测，并针对干旱，半干旱，温带，乔木和热带雨林等不同环境进行预测。
（5）描述系统真菌群落的多样性如何影响地面垃圾分类的系统整体效率。在局部环境中存在不同程度的可变性时，预测生物多样性的重要性和作用。
在结果中附上两页的文章。是的，我们的文章应该适合包含在大学入门级生物学教科书中，以讨论我们对真菌在生态系统中的作用的理解的最新进展。
您的 PDF 解决方案总页数不超过 25 个，应包括：
• 一页摘要表。
• 目录。
• 完整的解决方案。
• 两页文章。
• 引用列表。
注意：MCM 竞赛现在限制为 25 页。您提交的所有内容均计入 25 页的限制（摘要表，目录，参考列表和任何附录）。