Исследование неустойчивости в динамических режимах структурообразования популяций подвижных бактерий

• Автор: Асланиди, Георгий Владимирович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 104 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Закономерности движения бактерий.

I А. Механизмы перемещения и ориентации бактерий

1Б. Молекулярный механизм хемотаксиса

2. Структурообразование в популяциях бактерий.

. 2А1. Популяционные кольцевые волны

2А2. Механизм взаимодействия кольцевых популяционных волн 2Б. Зерноподобные структуры.

2В. Фракталоподобные структуры.

2Г. Спиральные структуры

Глава 2. НЕСТАЦИОНАРНАЯ ДИНАМИКА БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПОПУЛЯЦИОННЫХ ВОЛН.
1. Периодические процессы в природе
2. Экспериментальные исследования формирования стационарных концентрических колец в процессе роста колонии подвижных бактерий
. i
3. Математическая модель формирования стационарных концентрических структур популяциями подвижных бактерий
Глава 3. УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ НЕУСТОЙЧИВОСТИ ФРОНТА БАКТЕРИАЛЬНОЙ ПОПУЛЯЦИОННОЙ ВОЛНЫ И ФОРМИРОВАНИЯ ФРАКТАЛОПОДОБНЫХ СТРУКТУР. ч
1. Экспериментальные исследования механизмов формирования фракталоподобных структур на популяциях бактерий . i
2. Математическая модель возникновения неустойчивости фронта,
распространяющейся популяции хемотаксисных бактерий
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Закономерности движения бактерий. I А. Структурообразование в популяциях бактерий. А1. А2. Механизм взаимодействия кольцевых популяционных волн 2Б. Зерноподобные структуры. В. Фракталоподобные структуры. Глава 2. НЕСТАЦИОНАРНАЯ ДИНАМИКА БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПОПУЛЯЦИОННЫХ ВОЛН. Глава 3. УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ НЕУСТОЙЧИВОСТИ ФРОНТА БАКТЕРИАЛЬНОЙ ПОПУЛЯЦИОННОЙ ВОЛНЫ И ФОРМИРОВАНИЯ ФРАКТАЛОПОДОБНЫХ СТРУКТУР. Экспериментальные исследования механизмов формирования фракталоподобных структур на популяциях бактерий . СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ . АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. А. Иваницкий Г. Р. , i, . Диссертационная работа посвящена экспериментальным и теоретическим исследованиям динамики процессов формирования и развития пространственновременных структур в популяциях подвижных бактерий. Популяционные волны представляют собой наглядный пример перехода от случайного движения отдельных организмов к детерминированному поведению их сообществ. Кооперативное социапьное поведение, а также возможность смены режима распространения и формирования различных волновых структур, способствуют эффективной адаптации растущей и распространяющейся популяции к меняющимся условиям окружающей среды. Простейшей и наиболее естественной формой распространения нелинейной волны в возбудимой среде является регулярный кольцевой или плоский фронт вследствие наличия диффузии, нерегулярные возмущения фронтов со временем обычно выпрямляются. Адекватное управление внешними условиями дает возможность изменять режим распространения популяционной волны. Спектр получаемых структур очень широк от диссипативных структур Тьюринга и автоволновых спиралей БслоусоваЖаботи некого до, детерминированного хаоса и фракталов. Структуры, образующиеся при росте бактериальных сообществ, можно разделить на несколько основных классов кольцевые популяционные волны . Т. i . К. Е. i II. Е. Крсстьева И. v М. Стационарные кольцевые волны возникают в результате последовательной серии симметричных расщеплений распространяющегося кольцевого популяционного фронта. Механизмы подобных расщеплений, предложенные в нескольких независимых работах Т. i . i II. Фракталоподобные структуры, в отличие от стационарных колец, возникают в результате нарушения пространственной симметрии распространяющегося кольцевого фронта, когда шумовые возмущения на фронте популяционной волны приводят к ее пространственнонеоднородному распространению и развитию выбросов. . Первая простая модель механизма фрактального роста модель агрегации с ограниченной диффузией i Т. . . Однако такой постулат является нсфизиологичным, так как рост популяции происходит за счет деления уже находящихся в ней клеток. Недавние работы i К. i М. Эта модель, однако, была построена без учета хемотаксиса . Исследования быстро размножающихся и образующих . ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью диссертационной работы является экспериментальное и теоретическое исследование влияния нарушения устойчивого распространения бактериальных волн на процессы структурообразования в бактериальных популяциях. Исследование динамики нестационарного распространения концентрических бактериальных популяционных волн. Изучение относительного вклада диффузии и таксиса в процессах формирования нестабильности при фракталоподобном развитии бактериальных популяций. НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Проведены микроскопические исследования различных режимов динамики роста бактериальной колонии от круглого хемотаксисног о фронта до фракталоподобных структур. Предложен механизм фракталообразован ия в бактериальных популяциях в зависимости от соотношения скорости нарастания плотности популяции на фронте и скорости распространения самого фронта. Разработана реакционнодиффузионная модель формирования фраклалоподобных структур с нелинейным коэффициентом бактериальной диффузии, зависящим от концентрации бактерий и потребляемого ими субстрата. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ.