Область прикладного применения результатов научных исследований
экологический мониторинг
Фурсова Полина Викторовна родилась в г. Черноголовка Московской области (1978), окончила механико-математический факультет и факультет педагогического образования МГУ имени М.В. Ломоносова (2000). После обучения в аспирантуре Биологического факультета МГУ защитила диссертацию на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности биофизика и экология (2004) в области математического моделирования развития сообществ микроорганизмов. В настоящее время является старшим научным сотрудником кафедры биофизики. Область научных интересов связана с моделированием взаимосвязи первичных процессов фотосинтеза с популяционной динамикой микроводорослей. Ведет семинарские и практические занятия по курсу «Математические модели в биологии», принимает участие в проведении занятий по информатике для студентов кафедры биофизики. Автор более 30 научных статей и тезисов международных конференций.
Учебное пособие по курсу «Математические модели в биологии» написано на основании многолетнего опыта ведения семинаров и компьютерного практикума для студентов второго курса Биологического факультета Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова. Материал представлен в виде семинаров, в которых излагаются теоретические положения и методы решения задач с подробным разбором примеров. Предлагаются задачи, которые могут быть использованы как для домашних заданий, так и для контрольных работ. Среди основных тем семинаров можно выделить анализ базовых моделей роста популяций и взаимодействия видов, триггерных и колебательных биологических процессов. Большое внимание уделено построению фазовых и кинетических портретов систем.
Пособие предназначено для преподавателей курса математического моделирования в биологии, а также аспирантов и студентов биологических специальностей, изучающих курс математического моделирования. Оно также может быть использовано при преподавании курса математических моделей в экологии.
Фурсова П. В., Милько Е. С., Левич А. П.Лимитирующие ресурсы и состав сообщества бактерий: эксперименты и модельный анализ М.: Геос, 2008. 162с.
The possibility of controlling the development of microbial communities was investigated on the
basis of experimentally determined requirements for basic nutrients in R, S, and M dissociants of
Pseudomonas
aeruginosa.
On media with the limitation conditions preset on the basis of the predictions of a mathematical
model, exhaustion of glucose was experimentally confirmed for all monocultures and mixed cultures, as well
as balanced consumption of glucose, nitrogen, and phosphorus by the R dissociant at the corresponding initial
medium composition. The experimentally determined composition of mixed cultures was found to conform to
the ones calculated using the mathematical model. The data obtained suggest the possibility of cyclic consumption
of phosphorus by
P. aeruginosa.
Представлен обзор моделей фигопланктонных и микробных сообществ, основанных на аппарате дифференциального исчисления. Приведены наиболее часто применяемые зависимости скоростей роста организмов от условий среды. Описаны различные подходы к учету факторов, лимитирующих развитие сообществ. Представлены модели конкуренции микроорганизмов за ресурсы, а также связанных с ней процессов перестройки структуры сообществ и конкурентного исключения видов. Затронут вопрос об управлении ростом и урожаем микроводорослей.
Изучена возможность регулирования состава сообщества, которую предоставляет вариационная модель экологического сообщества. Для R-, S- и M-диссоциантов бактерий Pseudomanas aeruginosa получены зависимости относительных численностей микроорганизмов от начальных отношений запасов питательных веществ в среде. Показана теоретическая возможность управления составом сообщества. Смена доминирующего вида при изменении отношения ресурсов, как по модельным расчетам, так и в эксперименте, проиллюстрирована на при мере сообщества протококковых водорослей.
В работе представлены результаты калибровки и анализа чувствительности вариационной молели смешанной культуры R-, S- и M-диссоциантов Pseudomonas aeruginosa. Модель с откалиброванными параметрами (потребностями циссоциантов в глюкозе, нитратах и фосфатах) адекватно описывает результаты эксперимента. Наименьшее изменение показятелей чувствительности (видовых обилий и общей численности) при варьировании значений параметров происходит н областях однофакторного лимитирования. Доли диссоциантов в поликультуре реагируют на колебания значений потребностей сильнее, чем численность сообщества.
Описаны принципы теории материально-энергетического баланса ме-таболизма клеток, включая определение обобщенной единицы восста-новленности химических соединений — редоксона. Предложена схема баланса редоксонов, высокоэнергетических протонов и макроэргических связей в метаболизме клеток фотосинтезирующих организмов с двумя фотосистемами. Сформулированы уравнения баланса, на основе которых получены стехиометрические взаимосвязи между основными метаболическими потоками и величина квантового выхода биомассы, выраженные через биоэнергетические параметры клеток.
Фурсова Полина Викторовна