Введение
Раздел 1. Биотический круговорот вещества в надорганизмешгых системах разной структурно сложности (по организации вещественно-энергетических потоков) и функциональной направленности 13
Глава 1. Некоторые аспекты формирования и поддержания биотического круговорота вещества в надорганизменпых системах 14
1.1,0 существующих мерах замкнутости круговорота вещества 14
1.2. О замкнутости биотического круговорота вещества в надорганизменных системах (методологический аспект) 18
1.3. Мера степени замкнутости биотического круговорота вещества 25
1.3.1, Мера замкнутости для систем на запасах вещества 26
1.3.2. Обобщенная мера замкнутости биокруговорота 28
1.4. Пример математической модели простой гомогенной замкнутой экосистемы на запасах вещества 30
1.4.1. Описание базовой модели 30
1.4.2. Об условиях организации биотического круговорота вещества 32
1.4.3. О реализуемости некоторых путей увеличения степени замкнутости биотического круговорота вещества 36
1.5. Заключение 40
Глава 2. Теоретико-экспериментальный анализ круговорота вещества в замкнутой микроэкосистеме 42
2.1. Непрерывное культивирование и микроэкосистемы - два метода исследования в экспериментальной экологии 42
2.2. Микроэкосистемы в изучении функционирования экологических систем 45
2.3. Замкнутые микроэкосистемы на основе одноклеточных 48
2.4. Построение математической модели 52
2.5. Стационарные состояния и лимитирующие факторы круговорота 61
2.6. Пример экспериментальной замкнутой микроэкосистемы одноклеточных, лимитированной углеродом или азотом 69
2.7. Обсуждение 78
2.8. Заключение 80
Глава 3. Модели круговорота фосфора и азота в альгобактериальном сообществе на основеА Spirulina Platensis 82
3.1. Методы экспериментальных работ 83
3.2. Математические модели 85
3.2.1. Модель для фосфора с учетом наличия его пула 85
3.2.1.1. Результаты счета 87
3.2.2. Модель для азота 94
3.2.2.1. Результаты счета 95
3.3. Спирулина как газообменник 102
3.3.1. Методика экспериментальных работ 102
3.3.2. Модель 103
3.3.2.1. Результаты счета 107
3.4. Заключение 110
Глава 4, Моделирование массообменных процессов в симбиотических образованиях на примере Paramecium bursaria Ill
4.1. О кооперативном действии органического и минерального субстратов на скорости роста симбионтов в симбиотическом комплексе Paramecium bursaria - зоохлорелла , 112
4.2. Оценка влияния бактериальной составляющей на жизнеспособность симбиотического комплекса Paramecium bursaria (инфузория-зоохлорелла) 116
4.2.1, Методика 117
4.2.2. Результаты и обсуждения 119
4.3. Математическое моделирование массообменных процессов в симбиотических образованиях на примере Paramecium bursaria 127
4.3.1. Клеточная модель эндосимбиоза зоохлорелла-инфузория 127
4.3.1.1. Построение модели 127
4.3.1.2. Анализ модели 133
4.3.2. Популяционная модель 135
4.3.2.1. Построение модели 135
4.3.2.2. Численное исследование и верификация 138
4.3.3. Сравнение различных способов существования комплекса P.bursaria — зоохлорелла 140
4.4. Выводы 144
Глава 5. Математическое моделирование модуля БСЖО 146
5.1. Объект и методы. Экспериментальный модуль БСЖО 146
5.2. Математическая модель модуля БСЖО 151
5.2.1. Описание непрерывных динамических процессов 152
5.2.1.1. Модель «микотрона» 153
5.2.1.2. Модель «фитотрона с пшеницей» , 154
5.2.1.3. Модель «фитотрона с редисом» 158
5.2.2. Моделирование процессов, связанных с посадкой растений следующего цикла 159
5.2.3. Учет конвейерной организации системы 160
5.2.4. Уравнения для кислорода и углекислого газа атмосферы модуля 161
5.3. Верификация модели 163
5.4. Сценарные расчеты 168
5.5. Заключение 178
Раздел 2. Моделирование трофо-метаболических отношений, как возможного индуктора диапаузы ракообразных, на примере лабораторной культуры гидробионта Мота тасгосора ...180
Глава 6. Исследование закономерностей смены способа размножения на одиночных самках ветвистоусого рачка Moina тасгосора 181
6.1. Материал и методика 183
6.2. Влияние воды скопления на индукцию гаметогенеза у М.тасгосора 185
6.3. Совместное действие фото периода, концентрации пищи, температуры и воды скопления на индукцию
гаметогенеза у М.тасгосора 187
6.3.1. Результаты „ 188
6.3.2. Обсуждение 192
6,4. Влияние концентрации пищи и воды скоплений на репродуктивные параметры самок М. тасгосора 195
6.4.1. Материал и методика 195
6.4.2. Результаты 196
6.4.3. Обсуждение 203
6.4.3.1. Изменение партеногенетических параметров 203
6.4.3.2. Индукция гамогенеза 204
6.4.3.3. Доля самцов 205
Глава 7. Популяционные исследования 208
7.1. Исследование, закономерностей индукции гаметогенеза в популяции М.тасгосора 208
7.1.1. Методика экспериментов с популяциями М.тасгосора 208
7.1.2. Концентрация пищи 100 тыс.кл/мл 211
7.1.3. Концентрация пищи 200 тыс. кл/мл 214
7.1.4. Концентрации пищи 400, 800 и 1600 тыс. кл/мл 216
7.1.5. Выводы 220
7.2. Химический состав воды скоплений Moina тасгосора 220
7.2.1. Материал и мето дика 221
7.2.2. Результаты и обсуждение 223
Глава 8. Дискретная модель циклического размножения популяции Moina тасгосора 228
8.1. Описание математической модели 229
8.1.1. Общая структура модели 229
8.1.2. Рост и развитие модельного рачка 232
8.1.3. Описание среды культивирования. 238
8.2. Моделирование развития популяции М.тасгосора (калибровка модели) 239
8.3. Дискриминационный эксперимент 244
8.4. Роль смены способа размножения в популяционной динамике М.тасгосора: теоретический анализ 246
Заключение к Разделу 2 251
Раздел 3. Биофизический путь построения математических моделей водных экосистем и прогнозное моделирование 254
Глава 9. Биофизический подход создания математических моделей. Методология и составляющие 254
9.1. Биофизический путь создания математических моделей экосистем 254
9.2, Законы «идеального» сообщества 256
9.3. Выбор типа модели 260
9.4, Основные понятия и терминология 261
Глава 10. Натурные и экспериментальные исследования на водоеме рекреационного назначения 263
10.1. Кантатское водохранилище (г .Железно горе к —Красноярск-26) ...263
10.2. Натурные и экспериментальные исследования 265
10.2.1. Обменные процессы в придонной области Кантатского водохранилища 265
10.2.2. Обсуждение 268
Глава 11. Имитационная система прогноза качества воды. Математическая модель 273
11.1. Имитационная система 273
11.2. Математическая модель , 274
11.3. Оценка балансовых потоков по средним . 278
11.4. Настройка системы на водоем 281
Глава 12, Экологический прогноз 289
12.1. Сценарные прогнозные расчеты 289
12.2. Обсуждение результатов 301
12.2.1. Результаты по конкретным сценариям 302
12.3. Выводы 305
Глава 13. Феноменологическая математическая модель влияния биоманипуляции (удаление планктоядных рыб) на биомассу цианобактерий в небольшом водохранилище 306
13.1. Биоманипуляция как инструмент управления качеством воды в континентальных водоемах 306
13.2. Описание математической модели 309
13.3. Модельные эксперименты и результаты 311
13.4. Обсуждение результатов моделирования 315
Выводы 319
Заключение к Разделу 3 320
Основные результаты и выводы 329
Литература
