Исследование пространственно-временной самоорганизации в колониях грибов из класса Hyphomycetes

• Автор: Быстрова, Елена Юрьевна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 155 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1. Классификация и основные свойства сложных систем

2.2. Самоорганизация и диссипативные структуры

2.3. Явления самоорганизации в биологических системах

2.3.1. Возникновение автоволновых режимов при агрегации миксом и цета ii ii

2.3.2. Формирование пространственных структур в бактериальных системах

2.3.3. Периодическое образование колец воздушного мицелия на поверхности колоний актиномнцетов

2.3.4. Пространственная организации колоний микроскопических грибов

2.4. Математическое описание процессов самоорганизации

2.4.1. Моделирование хемотаксической агрегации в популяциях ii ii
2.4.2. Модели возникновения пространственновременной упорядоченности в бактериальных колониях
2.4.3. Модель морфологических изменений пространственной организации колоний у мицелиального гриба i
2.5. Биологические ритмы у микромицетов
2.5.1. Циркадные ритмы
2.5.2. Ультрадианные ритмы
2.6. Заключение по обзору литературы и постановка задачи исследования
3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Объект исследования
3.2. Культивирование микромицетов
3.3. Методы регистрации данных и анализа изображения
3.4. Математическое моделирование
3.5. Статистическая обработка данных
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
4.1. Формирование различных типов колоний у несовершенных грибов как явление биологической самоорганизации
4.1.1. Основные сценарии развития грибной колонии
4.1.2. Математическое моделирование процессов самоорганизации в колониях гифомицетов
4.1.2.1. Модель пространственного роста колонии мицелиальных грибов модель типа активаторингибитор
4.1.2.1.1. Обоснование модели
4.1.2.1.2. Математическая модель
4.1.2.1.3. Результаты численного эксперимента
4.1.2.1.4. Влияние коэффициента диффузии продуктов метаболизма на процессы упорядочивания в колониях
4.1.2.2. Модель возникновения периодических кольцевых структур в
колониях грибов модель тина потребительингибитор
4.1.2.2.1. Математическая модель
4.1.2.2.2. Численный эксперимент
4.1.2.2.3. Обсуждение модели
4.1.3. Заключение но разделу 4.1.
4.2. Колебательные процессы апикального роста мицелия у 8 несовершенных грибов
4.2.1 Основные характеристики ростовых ритмов микромицетов
4.2.2. Возможные механизмы возникновения осцилляций апикального 6 роста у исследуемых видов грибов
4.2.2.1. Биологические предпосылки ритмогенеза
4.2.2.2. Пульсирующий рост микромицетов в терминах хаотической 0 динамики
4.2.3. Роль околочасовых ритмов роста мицелия в процессах 8 самоорганизации колоний
4.2.4. Заключение по разделу 4.2.
4.3. Общее заключение
5. ВЫВОДЫ
6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
7. ПРИЛОЖЕНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 5 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, методического раздела, результатов исследования и их обсуждения, общего заключения, выводов и списка литературы, включающего 5 наименований, и приложения. Работа иллюстрирована рисунками и таблицами. Системой называют любой объект, который следует рассматривать с учетом его внутренней структуры. Сложная система это совокупность элементов подсистем, закономерно объединенных в единое целое в соответствии с определенными принципами или связанных между собой заданными отношениями . , , , , , , . Подсистема, с одной стороны, сама является сложной системой из нескольких элементов подсистем низшего уровня, а с другой стороны, элементом системы старшего уровня. Элементы сложной системы функционируют не изолированно друг от друга, а во взаимодействии свойства одного элемента зависят от условий, определяемых поведением других элементов. Свойства сложной системы в целом определяются не только свойствами элементов, но и характером взаимодействия между ними. Другими словами, сложная система это система, свойства которой есть нечто большее, чем сумма свойств составляющих е элементов , , . В каждый момент времени элемент сложной системы находится в одном из возможных состояний из одного состояния в другое он переходит под действием внешних и внутренних факторов. Динамика поведения элемента сложной системы проявляется в том, что его состояние и воздействие на внешнюю среду и другие элементы в каждый момент времени зависит от предыдущих состояний и воздействия со стороны внешней среды и других элементов системы, поступившего как в данный момент, так и ранее , ,. Холл, Фейджин, Лоскутов, Михайлов, , Рубин, . Так, в наиболее общем плане сложные системы подразделяют на материальные физические, биологические, химические, технические, геологические, социальные и т. Согласно другой классификации можно выделить статичные и динамичные системы. Для статичной системы с состояние с течением времени остается постоянным газ в ограниченном объеме. Динамичная система изменяет свое состояние во времени живой организм. Если знание значений переменных системы в данный момент времени позволяет установить состояние системы в любой последующий или любой предшествующий моменты времени, то такая система является детерминированной. Для вероятностной стохастической системы знание значений переменных в данный момент времени позволяет только предсказать вероятность распределения значений этих переменных в последующие моменты времени. По характеру взаимодействия со средой системы делятся на открытые, г. x. Увеличение энтропии означает падение степени упорядоченности и организованности в системе, е хаотизацию. Б шах. В качестве простой модели открытой системы можно привести гидродинамическую модель сосуда, в который одновременно вливается и вытекает жидкость Рубин, . Уровень жидкости в сосуде целиком зависит от соотношения скоростей притока и оттока жидкости. При равенстве этих скоростей уровень жидкости остается постоянным, а в системе устанавливается стационарное состояние. Изменение скорости хотя бы одного из потоков вызовет соответствующее смещение стационарного уровня жидкости в сосуде. Путем изучения свойств стационарных режимов, их устойчивости, процессов перехода к стационарному состоянию можно получить характеристики различных динамических режимов и выяснить условия и значения параметров, при которых они реализуются в биосистеме. Наиболее важным свойством стационарного состояния системы является его устойчивость, которая определяется способностью системы самопроизвольно возвращаться в стационарное состояние после внесения внешних возмущений, отклоняющих систему от исходной стационарной точки Рубин, . Существует несколько типов состояния равновесия, графически изображаемых на фазовой плоскости следующим образом Рубин, , рис.