Математическое моделирование. Биология. Рубрика в журнале - Региональные проблемы
Адвентивный компонент флоры Еврейской автономной области: современный список видов, дополнения
Статья научная
В статье приводятся современные сведения об адвентивном компоненте флоры Еврейской автономной области, который представлен 203 видами из 137 родов и 34 семейств, что составляет 14% природной флоры региона (1450 видов). Из этого списка семь видов являются новыми для области (Hesperis matronalis L. - вечерница матроны, Impatiens parviflora DC. - недотрога мелкоцветковая, Hippophae rhamnoides L. - облепиха крушиновидная, Xanthoxalis corniculata (L.) Small. - желтокислица рожковая, Phalacroloma annuum (L.) Dumort. - тонколучник однолетний, Solidago canadensis L. - золотарник канадский, Tussilago farfara L. - мать-и-мачеха обыкновенная). Для 34 чужеродных видов сосудистых растений ЕАО определен и указан инвазионный статус (IS).
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена изучению миграции тяжелых металлов по руслу водного объекта с одним мелиоративным каналом. Рассмотрена простая математическая модель, позволяющая анализировать характер распределения концентрации поллютантов, тяжелых металлов по руслу реки при наличии сброса в этот водоем вод из зоны мелиорации. Предложен простой метод оценки интенсивности снижения концентрации металлов, по речному стоку. Предполагается, что основными параметрами, влияющими на распространение металлов являются скорость течения воды и интенсивность осаждения металла при перемещении его по руслу реки. По предложенной модели были выполнены расчеты концентрации металлов вдоль русла реки Ульдура в Еврейской автономной области. Проведена оценка интенсивности уменьшения концентрации металла вдоль водоема при удалении от зоны мелиорации. В частности, показано, что падение концентрации железа (Fe) за счет осаждения металла по руслу рассматриваемого водного объекта достигает ее фонового значения на расстоянии около 20 км. Также проведено исследование, основанное на обработке данных осенних проб, взятых в трех разных участках по руслу реки Ульдура. В результате анализа данных показано, что изменение концентрации выявленных металлов в разные годы наблюдаемого периода имеют сильные отклонения как в сторону резких скачков, так и падения значений, что может быть описано достаточно простой моделью, представленной в данной работе.
Бесплатно
Статья научная
Анализировалась динамика численности охотничьих диких копытных Еврейской автономной области на основе дискретной во времени модели динамики численности популяции с половой структурой и плотностным лимитированием выживаемости молоди. Оценка параметров модели осуществлялась посредством подхода, учитывающего общую численность популяции и позволяющего представить исходную структурированную модель как одномерное рекуррентное уравнение с запаздыванием. Показано, что численности популяций лося, изюбря, косули и кабарги характеризуются устойчивым типом динамики.
Бесплатно
Статья научная
На основе длинных временных рядов данных биологического мониторинга стада северных морских котиков о-ва Тюлений, а также подробной информации о характере промысла из этой популяции проанализированы тенденции ее роста. Представлены результаты исследования изменений величины среднего репродуктивного успеха секача и возрастной структуры самцов северного морского котика о-ва Тюлений как показателей влияния промысла на репродуктивный потенциал популяции. Получено достаточно убедительное обоснование гипотезы о том, что промысел носил селективный характер: из популяции изымались наиболее продуктивные производители. Это привело к существенной перестройке возрастной структуры популяции и резкому замедлению роста ее численности, даже на фоне небольшого увеличения естественной выживаемости практически всех возрастных групп. Выявленная достаточно затяжная в последние годы близость индикатора потенциального роста к критическому единичному значению приводит к неутешительному прогнозу. Дальнейший рост численности популяции северного морского котика если и произойдет, то будет не быстрым. Для его ускорения необходима новая естественная перестройка структуры популяции: улучшение ее качественного состава и увеличение доли самцов с высоким репродуктивным успехом.
Бесплатно
Статья научная
В работе изучаются механизмы, приводящие к возникновению генетической дивергенции (устойчивых генетических различий) между двумя миграционно связанными популяциями. Рассматривается «классическая» система панмиктичных популяций с менделевскими правилами наследования и монолокусным отбором, направленным против гетерозигот. Для лимитирования роста численности предложено считать, что гаметопродукция и общая фертильность (рождаемость) падает с ростом численности за счет ограниченности ресурсов. Предложена дискретная по времени нелинейная математическая модель, описывающая динамику концентрации одного из аллелей и общую численность в каждой из популяций. Описана процедура вычисления координат всех неподвижных точек, соответствующих разным типам предельной генетической структуры и соотношению численностей. Показано, что при плотностно-зависимом лимитировании рождаемости в модели возможно множество неподвижных точек, соответствующих однородному и неоднородному распределению. При однородном распределении обе популяции оказываются мономорфными, т.е. представлены особями лишь с одним генотипом. Предельные численности при этом не всегда совпадают. Неоднородность проявляется в том, что смежные популяции оказываются полиморфными, т.е. содержат особей с разными генотипами, но существенно отличаются частотами альтернативных аллелей и предельными численностями. Описаны бифуркации рождения неподвижных точек, соответствующих неоднородному распределению и генетической дивергенции. Обнаружено, что движение к одной из возможных предельных генетических структур сопровождается изменением репродуктивных возможностей популяций. Показано, что при пониженной приспособленности гетерозигот мономорфные популяции имеют более высокую рождаемость, чем полиморфные, в которых, очевидно, присутствуют особи с разными репродуктивными возможностями. В результате мономорфным и полиморфным популяциям соответствуют разные предельные численности и циклы с разными периодами и фазами колебаний в случае устойчивости даже при полной идентичности популяций.
Бесплатно
Гидробионты акватории Саралинского участка Волжско-Камского заповедника (Республика Татарстан)
Статья научная
По материалам гидробиологических исследований, проведенных в период 2021-2023 гг. на акватории Куйбышевского водохранилища в пределах Саралинского участка Волжско-Камского заповедника, были выявлены изменения количественных показателей зоопланктона и зообентоса, которые характеризовались снижением в последний год и сменой доминирующих групп, особенно по биомассе.
Бесплатно
Дополнительные материалы к флоре диатомовых водорослей ( Bacillariophyta ) заповедника «Бастак»
Статья научная
В статье приведены новые сведения о составе диатомовых водорослей государственного природного заповедника «Бастак». Ранее в материалах опубликованной коллективной монографии отдел диатомовых водорослей (Bacillariophyta) содержал 204 вида (вместе с разновидностями и формами - 248). Дополнительно к имеющимся данным определено 102 вида (включая разновидности и формы водорослей). Были обследованы озеро Забеловское, реки Забеловка, Лосиный Ключ, Глинянка, Бастак, Малый Сореннак, две протоки Амура (протока Крестовая и протока Чертовая), безымянное озеро в долине р. Лосиный Ключ, заболоченный водоем в устье р. Глинянка. Приводится аннотированный список обнаруженных таксонов с указанием места и времени сбора, а также частоты встречаемости. Наибольшим видовым разнообразием характеризуются роды Gomphonema - 13 и Pinnularia - 10 видов. Обнаружен ряд интересных и редких видов водорослей, характеризующихся своеобразными экологическими особенностями и обладающих ограниченным распространением: Eunotia circumborealis Lange-Bertalot et Nörpel, E. zygodon Ehrenberg, Caloneis pulchra Messikommer, Cavinula pusio (Cleve) Lange-Bertalot, Gomphonema elongatum W. Smith, Gomphosphenia grovei var. lingulata (Hustedt) Lange-Bertalot, а также некоторые представители рода Pinnularia: P. eifelana (Krammer) Krammer, P. erratica Krammer, P. turbulenta (A. Cleve) Krammer. Найдено 4 таксона, новых для территории российского Дальнего Востока: Cymbopleura subaequalis (Grunow) Krammer, Gomphonema gracile f. turris Hustedt, Hippodonta subcostulata (Hustedt) Lange-Bertalot, Metzeltin et Witkowski, Placoneis cuneata (Möller ex Foged) Potapova. По-видимому, видовое разнообразие флоры диатомовых водорослей является следствием наличия большого количества разнообразных по экологическим условиям водоемов.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена зависимость численности копытных от урожайности дуба монгольского и орехопродуктивности сосны корейской. Выявлено, что в годы с высоким урожаем желудей дуба монгольского возрастает численность кабана. Для изюбря и сибирской косули такой взаимосвязи не отмечено.
Бесплатно
Статья научная
Обосновывается перспективность заказника «Дичун» для использования в качестве полигона по реинтродукции амурского горала. Ценность амурского горала заключается в его редкости. Анализ исторического ареала данного вида показал, что популяция разделена на две группы - приморскую и континентальную. Опыта реинтродукции для континентальной группировки нет. Восстановление популяции этого вида на севере исторического ареала имеет не только теоретическое значение для сохранения биоразнообразия, но и практическое - в качестве потенциального туристского ресурса.
Бесплатно
Изменчивость коренных зубов восточно-азиатской мыши Apodemus peninsulae ( Rodentia , Muridae )
Статья научная
Резюме: Apodemus (Alsomys) peninsulae - восточноазиатская мышь, широкоареальный вид, который является носителем особо опасных инфекций, таких как клещевой энцефалит, боррелиоз и др. Морфометрическая дифференциация географических форм выражена слабо, а морфологическая не исследована. В настоящей работе при изучении 296 верхних и нижних коренных зубов 28 особей восточноазиатской мыши из популяции заповедника «Уссурийский» Приморского края впервые описано 28 изменчивых и 5 постоянных признаков, 5 из которых описаны впервые для подрода Alsomys. Наибольшая вариабельность выявлена у первого верхнего и первого нижнего моляров, наименьшая - у второго верхнего. Ранее изменчивость морфологии моляров в подроде Alsomys была известна только для видов A. speciosus и A. argenteus, эндемиков японских островов. Сравнение коренных зубов 3 видов позволило выявить как сходные, так и уникальные для A. peninsulae признаки. Настоящая работа положит начало морфологическому исследованию признаков A. peninsulae, отражающих состояние популяции в определенных экологических условиях, и даст возможность описать не только уникальные географические популяции, но и охарактеризовать палеонтологический материал.
Бесплатно
Исследование внутривидовой конкуренции при разных схемах посадки деревьев
Статья научная
Проведено исследование процессов внутривидовой конкуренции в зависимости от взаимного расположения деревьев и начальной густоты древостоя. Для количественной оценки напряженности конкурентных отношений предложено использовать статистическую кросс-корреляционную функцию. Значения этой функции при анализе пространственных данных могут служить пороговой величиной, характеризующей возникновение процессов изреживания.
Бесплатно
Статья научная
Ценность амурского горала (Naemorhedus caudatus) как представителя дикой фауны заключается в его редкости. Запрет охоты на этот вид, а также внесение его в федеральную Красную книгу и Красные книги ряда субъектов Российской Федерации являются специальными мерами по его сохранению. Однако, как показало время, в том числе в силу строгой территориальности амурского горала, принятые меры оказались недостаточными для восстановления данного «краснокнижного» вида в пределах его исторического ареала. Такое положение вынуждает сегодня рассматривать необходимость принятия дополнительных мер по его восстановлению. Целью данной работы являлась оценка перспективности изучения биогеоценоза государственного природного заказника регионального значения «Дичун» на предмет его пригодности для реализации мероприятий по реинтродукции амурского горала. Изучение экологии, практики охраны и восстановления этого вида проводится с 1970-х гг. Для приморской популяции разработаны и апробированы методики отлова особей, их передержки и транспортировки. Анализ исторического ареала амурского горала в России показал, что его популяция разделена на две слабо связанные группы - приморскую и континентальную (в том числе в Малом Хингане). Опыта реинтродукции для континентальной группировки нет. В статье обосновывается перспективность заказника «Дичун» для использования в качестве полигона для реинтродукции амурского горала. Эта территория является ядром исторического ареала в Малом Хингане и на протяжении 60 лет находится под особой охраной. Восстановление популяции этого редкого вида на севере исторического ареала имеет не только теоретическое значение для сохранения биоразнообразия, но и практическое - в качестве потенциального туристского ресурса.
Бесплатно
Квазипериодические режимы динамики в модели миграционно связанных сообществ "хищник-жертва"
Статья научная
Изучается модель динамики неидентичных миграционно связанных сообществ «хищник - жертва» с лимитированием роста жертв и насыщением хищников. Исследуются механизмы формирования сложных пространственно-временных динамических структур, объединяющих в себе как быстрые и медленные изменения численностей, так и различные соотношения синхронной и несинхронной динамики в определенные периоды времени. Описаны сценарии перехода между разными типами пачечной динамики с периодическим изменением численности при вариации различий рассматриваемых сообществ, приводящие в итоге к квазипериодической динамике связанных сообществ.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена изучению динамики открытого локального сообщества «хищник-жертва» при постоянной миграции особей с сопредельных территорий. Изучено несколько моделей, учитывающих постоянный приток особей как в популяцию хищника, так и в популяцию жертвы. Показано, что значение миграции хищников в значительной мере влияет на изменение общей динамики, при этом большой их приток приводит к быстрому и почти полному истреблению жертв. Модель, учитывающая только постоянный приток жертв, успешно применяется при моделировании различных процессов, основанных на принципах популяционных взаимодействий по типу «хищник-жертва», например, при изучении потребления трудновозобновляемых или невозобновляемых природных ресурсов. Исследование такой модели позволяет получить оценки эффективности использования ресурсов и степени модернизации отрасли потребления. Показано, что двумерные модели, являющиеся модификацией базовых моделей Вольтерры и Базыкина, приводят к структурно устойчивым колебательным режимам, соответствующим фокусу и предельному циклу. Обнаружено, что эти модели также содержат в себе и быстро-медленную колебательную динамику, соответствующую максимальному предельному циклу, состоящему из резких скачков и более плавного падения численностей. Появление подобных режимов соответствует чередованию периодов активного истребления жертвы, сопровождаемого ростом численности хищников, и периодов длительного восстановления численности жертв, в течение которого их добыча практически не осуществляется. При исследовании модели используются методы анализа динамических систем. Построение двумерных параметрических портретов позволило показать, что для получения устойчивой динамики базовые модели двух взаимодействующих биологических видов не нуждаются в усложнении, например, с помощью добавления нелинейных членов. Подобные устойчивые режимы наблюдаются и в более простых моделях, например, в исходных моделях Лотки-Вольтерры или Базыкина, где скорость восстановления популяции жертвы является постоянной величиной.
Бесплатно
Статья научная
Среди биологических ресурсов особое место занимают охотничьи ресурсы, в том числе пушные животные. Изучение динамики численности охотничьих животных является важнейшим этапом при планировании заготовок пушнины и организации промысловой охоты. Целью работы является описание и анализ динамики численности пушных животных, обитающих на территории Еврейской автономной области, методом математического моделирования. Анализировалась динамика охотничьих животных, новорожденные особи которых достигают половой зрелости к следующему сезону размножения (белка, заяц-беляк, заяц маньчжурский, енотовидная собака, колонок). В работе используется дискретная во времени модель динамики численности популяции с простой возрастной (стадийной) структурой. Параметры модели (коэффициенты рождаемости или выживаемости младшего возрастного класса) представлены экспоненциальными функциями общей численности и таким образом осуществляется плотностно-зависимая регуляция роста популяции. Для оценки параметров модели использован подход, учитывающий данные только общей численности животных. Показано, что полученные на основе данного подхода точечные оценки располагаются в области биологически содержательных значений параметров и демонстрируют динамику численности популяций, подобную наблюдаемой в живой природе. В частности, согласно модельным оценкам, численности популяций белки и зайцев характеризуются неустойчивым типом динамики и подвержены резким ежегодным колебаниям. В целом предложенный для оценки параметров подход позволяет анализировать и моделировать возрастной состав популяции, а также определять демографические параметры, характеризующие динамику численности популяции по данным об общей ее численности.
Бесплатно
Статья научная
В условиях рационального ведения лесного хозяйства создаются специальные искусственные лесонасаждения технически ценных пород, которые должны обладать высокой продуктивностью, что позволит получать наибольший запас выращиваемой древесины. Одним из способов увеличения запаса древесины с единицы площади леса является регулирование начальной густоты и схемы посадки деревьев. Методами имитационного моделирования было показано, что при отсутствии внешних воздействий шахматная схема посадки является оптимальной по сравнению с прямоугольной, обеспечивая больший запас древесины. В реальных условиях существуют риски отмирания отдельных деревьев в результате воздействия случайных внешних факторов, таких как ветровалы, фитофаги. Следовательно, запас древесины, выращиваемой при таких оптимальных схемах посадки, будет существенно ниже по сравнению с полученными расчетными значениями. В связи с этим возникают задачи, направленные на исследование продуктивности насаждений в зависимости от схемы посадки и интенсивности отмирания деревьев в процессе роста древостоя в результате воздействия случайных внешних факторов. Для решения этих задач использовали имитационную модель динамики древесных сообществ, в которой учитывается пространственное расположение каждого дерева, что позволяет легко имитировать различные схемы лесопосадок, а также удалять часть деревьев на любом шаге моделирования. В результате проведенных вычислительных экспериментов были определены оптимальные значения начальной густоты еловых насаждений для разных схем посадки в зависимости от интенсивности воздействия внешних факторов. Показано, что в случае ежегодного воздействия случайных внешних факторов максимальный запас древесины не зависит от схемы посадки, а определяется начальной густотой посадки. При увеличении интенсивности воздействия для получения максимального запаса густоту посадки также необходимо увеличить.
Бесплатно
Морские экологические сети в региональном развитии
Статья научная
Проведен краткий анализ формирования морских экологических сетей в Мировом океане. Выделены ключевые экологические районы, транспортные коридоры, предложена модель морской экологической сети для Охотского моря.
Бесплатно
Статья научная
В статье приведены факты осенне-зимней территориально-гнездовой жизни сороки (Pica pica) в Биробиджане (Среднее Приамурье). Описаны разрозненные наблюдения, начатые в 2004 г., и наблюдения за одной парой сорок с весны 2005 г. и до весны 2007 г. Выявлено, что в осенне-зимний период у оседлых сорок Биробиджана, наряду с привязанностью к постоянной гнездовой территории, возникает интерес к прошлогодним гнездам, расположенным на ней, а также проявляются элементы репродуктивного, гнездостроительного поведения. Таким образом, осенне-зимний период может быть не только периодом переживания неблагоприятного сезона, а своего рода предгнездовым сезоном, адаптирующим некоторые оседлые пары к более раннему гнездованию. Охрана сороками прошлогоднего гнезда имеет смысл как сохранение запаса строительного материала, который можно будет использовать в более ранние сроки, еще при наличии снежного покрова. Охрана территории и прошлогоднего гнезда, вероятно, усиливает охранное и репродуктивное поведение. Кроме того, данный материал дает представление о некоторых аспектах гнездовой биологии сороки в ЕАО, о сроках годового жизненного цикла этого вида.
Бесплатно
Новые сведения о составе цианобактерий и водорослей заповедника «Бастак»
Статья научная
В статье опубликованы новые данные о флоре цианобактерий и пресноводных водорослей государственного природного заповедника «Бастак». Дополнительно к имеющимся сведениям определено 100 видов цианобактерий и водорослей из шести отделов, за исключением диатомовых: Cyanobacteria - 27, Euglenozoa - 13, Ochrophyta - 5, Rhodophyta - 1, Chlorophyta - 25, Charophyta - 29 таксонов. Приводится аннотированный список обнаруженных таксонов с указанием места и времени сбора, а также частоты встречаемости организма. Среди обнаруженных организмов имеется ряд интересных и редких видов. Найдено 15 таксонов, новых для территории российского Дальнего Востока: цианобактерии Anabaenopsis raciborskii, Dolichospermum planctonicum, эвгленовые водоросли Menoidium pellucidum var. steinii, Eutreptia viridis и некоторые другие виды. Большое количество редких видов отмечено в отделе харовых водорослей: Cosmarium amurense, C. tessellatum, Gonatozygon aculeatum, Mesotaenium degreyi, Spondylosium pulchellum. Наиболее интересные виды указываются для рода Pleurotaenium. P. crenulatum обнаружен впервые для территории российского Дальнего Востока, а два вида - Pleurotaenium caldense var. cristatum и P. subcoronulatum - найдены впервые для флоры России.
Бесплатно
О первичной генетической дивергенции в системе популяций на кольцевом ареале
Статья научная
В работе предложена и исследована математическая модель с дискретным временем, которая описывает динамику численности и частот генотипов в одномерной кольцевой цепочке миграционно связанных популяций. Рассматривается панмиктичная популяция с менделевскими правилами наследования и монолокусным отбором, направленным против гетерозигот. Модель состоит из двух слоев связанных отображений (ансамблей). Первый слой описывает динамику численностей в каждом локальном участке с учетом миграции со смежных участков. Скорости роста каждой субпопуляции зависят от частот генотипов, которые изменяются в ходе эволюции при движении к одной из предельных генетических структур. Второй слой описывает динамику частот генотипов с учетом того, что миграционный приток генов зависит от соотношения численностей связанных популяций. В этом случае поток генов оказывается тем сильнее, чем более многочисленна популяция, откуда исходит поток мигрантов (или менее малочисленна принимающая популяция). Рассмотрено два варианта миграции: постоянная (детерминированная), при которой доля мигрантов фиксирована, а также случайная миграция, при которой число особей, покидающих локальную популяцию, выбирается случайно (случайный дрейф) и непостоянно. В предложенной модели исследуются условия и механизмы дифференциации по генотипам между разными участками однородного ареала (дивергенция). Показано, что при пониженной приспособленности гетерозигот пространственно-временная динамика характеризуется полосами, где преобладают гомозиготы. Между полосами с противоположными формами (аллелями) рассматриваемого признака расположены полосы с гетерозиготами, существование которых поддерживается миграцией из противоположных участков. При дететерминированной миграции такой узор существует непродолжительное время и чаще всего имеет форму вертикальных полос. При случайном дрейфе полосы имеют форму бегущих волн, которые сохраняются длительное время при определенных ограничениях роста численности. Показано, что из-за дивергенции неизбежно возникают существенные различия в численностях и характере динамики на разных участках ареала.
Бесплатно
