Лаборатория математического моделирования биофизических процессов (№32)


32

Заведующий лабораторией - доктор физико-математических наук,  профессор Абакумов Александр Иванович

Всего сотрудников - 7, 
научных сотрудников - 7, из них:
докторов наук - 2, 
кандидатов наук - 5.

 

История

С образованием в 1971 г. Института автоматики и процессов управления ДВНЦ АН СССР Александр Павлович Шапиро организовал в нем лабораторию математического моделирования экологических систем, заведующим которой оставался до 1982 года. Лаборатория состояла из двух групп: биологов с усиленной математической подготовкой под руководством В. Андреева и математиков под руководством В. Сафина. В группу биологов входили В. Дулепов, В. Mолотков, А. Броневский, Е. Фрисман. Группа математиков состояла из С. Луппова, В. Тверетиновой, Л. Красильниковой, Т. Лейбович. Позже группу математиков пополнили Н. Усольцева, А. Дмитриев, А. Четырбоцкий, Е. Скалецкая. В группу биологов вошли Н. Орлова, Е. Дулепова, В. Пойс, Е. Ашихмина.

Содержание работы лаборатории определялось следующими направлениями:

  • теоретические исследования по использованию рекуррентных уравнений для описания динамических систем;
  • исследование моделей популяций хищников с трофической адаптацией;
  • прикладное моделирование: построение моделей динамики численности конкретных популяций.

В 1988 г. заведующим лабораторией стал Ефим Яковлевич Фрисман, д.б.н., профессор. Научная деятельность Е.Я. Фрисмана связана с развитием математической теории эволюции и разработкой математических моделей пространственно-временной динамики популяционных и экологических систем. 

В лабораторию пришли Э. Сычева, О. Жданова, Е. Ласт, Е. Колбина, С. Пак. В течение короткого промежутка времени под руководством Е.Я. Фрисмана в лаборатории было защищено 5 кандидатских диссертаций. В 2001 г. в лабораторию перешел Ю.Г. Израильский, к.т.н., специалист по моделированию океанических процессов. Он усилил применение сложных вычислительных методов при решении различных задач в разрабатываемых математических моделях для биологических систем.

После назначения в 2003 году Е.Я. Фрисмана директором Института комплексного анализа региональных проблем ДВО РАН (г. Биробиджан) лабораторию возглавил д.ф.-м.н., профессор Александр Иванович Абакумов. А.И. Абакумов до 2003 года заведовал лабораторией моделирования экологических процессов Института прикладной математики ДВО РАН, в 2003 году возглавил лабораторию математического моделирования экологических систем Института автоматики и процессов управления ДВО РАН. Область научных интересов - методы математического моделирования в биологии и экологии, применение методов оптимизации и оптимального управления, моделирование динамических систем. Приложения связаны с исследованием водных экологических систем. Под его руководством защищено 6 кандидатских диссертаций, одна диссертация PhD защищена в Республике Казахстан.

Основные направления научных исследований

  • разработка теоретический анализ математических моделей для биологических систем
  • эволюционные модели популяционной генетики
  • исследование динамики популяций и сообществ
  • моделирование сообществ водных организмов и водных экологических систем
  • задачи управления и оптимизации в биологических системах

Основные результаты

  • Построена и исследована серия моделей функционирования популяций и сообществ
  • Исследован эволюционный механизм усложнения динамики численности в структурированной популяции
  • Построены и исследованы модели функционирования фитопланктона в толще воды под воздействием основных факторов среды: питательных веществ, освещенности и температуры
  • Сделаны оценки пространственного распределения хлорофилла в дальнеевосточных морях на основе спутниковой информации о поверхностном слое воды
  • Решены задачи оптимального сбора урожая для популяций и сообществ, в том числе для популяций рыб.

 

Основные публикации

1.      Фрисман Е.Я., Жданова О.Л., Кузин А.Е. К чему привел промысел северного морского котика: результаты калибровки математических моделей по данным наблюдений (на примере популяции о. Тюлений) // Экология, 2019, № 2, с. 149–160.
2.      Pak S.Y., Abakumov A.I. Mapping of Model Estimates of Phytoplankton Biomass from Remote Sensing Data // Proceedings in Earth and Environmental Sciences.  International Conference "Information Technologies in the Research of Biodiversity". Springer. 2019, p. 73-79.DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-11720-7_11 
3.      Маркелова Е.В., Шкорик Е.В., Силаев А.А., Жданова О.Л. Определение риска возникновения тромбоэмболических осложнений у пациентов после аортокоронарного шунтирования на основе кластерного анализа // Российский иммунологический журнал. 2019. Т. 13(22). № 1. С. 62-68.
4.      Neverova G. P., Kulakov M. P, Frisman E.Ya. Changes in population dynamics regimes as result of both multistability and climatic fluctuation // Nonlinear dynamics. 2019. V. 97 (№1):107-122.  DOI 10.1007/s11071-019-04957-z
5.      Frisman E.Ya., Zhdanova O.L., Kuzin A.E. The outcome of northern fur seal harvesting: the results of calibration of mathematical models based on observation data (the example of Tyulenii island population) // Russian Journal of Ecology, 2019, Vol. 50, No. 2, pp. 161–171.
6.      Neverova G.P., Zhdanova O.L., Ghosh B., Frisman E.Y. (2019). Dynamics of a discrete-time stage-structured predator-prey system with Holling type II response function. Nonlinear Dynamics, 98(1), 427-446. DOI: 10.1007/s11071-019-05202-3
7.      Абакумов А.И., Пак С.Я., Морозов М.А., Тыныбеков А.К. Построение оценок биомассы фитопланктона по данным дистанционного зондирования озера Иссык-Куль // Биология внутренних вод.  2019. №4. Вып. 2. С. 90-97.
8.      Degermendzhi A. G., Abakumov A. I. The Principle of Competitive Exception in a Two-Species Community with One Metabolic Regulation Factor // Doklady Biochemistry and Biophysics, 480(1), p. 149-151. DOI: 10.1134/S1607672918030055. http://link.springer.com/article/10.1134/S1607672918030055.
9.      G.P. Neverova, A.I. Abakumov, I.P. Yarovenko, E.Ya. Frisman. Mode change in the dynamics of exploited limited population with age structure // Nonlinear Dynamics, 94(2), 827-844. DOI: 10.1007/s11071-018-4396-6    http://link.springer.com/article/10.1007/s11071-018-4396-6   Web of Science, Scopus
10.  Ismailova A.A., Zhamangara A.K., Sagnayeva S.K., Kaziyeva G.D., Abakumov A.I., Park S.Ya. Technologies of information monitoring biogens lakes of Kazakhstan // Of the national academy of sciences of the Republic of Kazakhstan series of geology and technical sciences. V. 3, N 430 (2018), p. 69 – 73.
11.  Просекова Е.В., Ситдикова Т.С., Жданова О.Л. Мониторинг иммунных механизмов и эффективности иммунотропной терапии фенотипов бронхиальной астмы у детей // Российский аллергологический журнал. 2018. Т. 15. № 3. С. 59-67.
12.  Жданова О.Л., Кузин А.Е., Фрисман Е.Я. Оценка ювенильной выживаемости самцов северного морского котика (Сallorhinus ursinus): математическое моделирование и анализ данных // Математическая Биология и биоинформатика. 2018. Т. 13. № 2. С. 360–375. doi: 10.17537/2018.13.360
13.  Жданова О.Л., Абакумов А.И. Моделирование динамики фитопланктона с учетом механизмов эктокринного регулирования  // Математическая биология и биоинформатика. 2015. Т. 10. № 1. С. 178–192.
14.  Жданова О.Л., Фрисман Е.Я. Моделирование отбора по плейотропному локусу в двухвозрастной популяции // Генетика. - 2014. - Т. 50, № 8. - С. 996-1008.
15.  Жданова О.Л., Фрисман Е.Я. Влияние оптимального промысла на характер динамики численности и генетического состава двухвозрастной популяции // Известия РАН. Серия Биологическая. 2013. № 6. С. 738 – 749.
16.  Yuri Ph. Kartavtsev, and Oksana L. Zhdanova. Numerical simulations of the
heterozygosity and quantitative trait relationship: intralocus interactions and multiple-locus averaging // Biological and Biomedical Reports, 2012, 2(5), 301-314.
heterozygosity and quantitative trait relationship: intralocus interactions and multiple-locus averaging // Biological and Biomedical Reports, 2012, 2(5), 301-314.
17.  Абакумов А.И., Израильский Ю.Г. Влияние условий среды на распределение фитопланктона в водоеме // Математическая биология и биоинформатика  2012, т. 7, № 1, с. 274 – 283.
18.  Жданова О.Л., Фрисман Е.Я. Нелинейная динамика численности популяции: влияние усложнения возрастной структуры на сценарии перехода к хаосу // Журнал общей биологии. Москва: Наука, 2011. Т. 72. № 32. С. 236 - 250.
19.  E. Ya. Frisman, O. L. Zhdanova, and E. A. Kolbina. Effect of Harvesting on the Genetic Diver-sity and Dynamic Behavior of a Limited Mendelian Population // Russian Journal of Genetics, Pleiades Publishing, Inc. Springer, 2010. Vol. 46, No. 2, p. 239-248.
20.  Pudovkin A. I., Zhdanova O. L. and Hedgecock D. Sampling properties of the heterozygote-excess estimator of the effective number of breeders // Conservation Genetics. Springer Nether-lands , 2009; doi: 10.1007/s10592-009-9865-5.
21.  Павлов Д.Ф., Томилина И.И., Мерилайнен Я., Витик А., Кямяри Ю., Ашихмина Е.В., Законнов В.В., Энхтуяа А. Химический состав и токсичность донных отложений бассейна р. Селенги // Водные экосистемы бассейна Селенги. Труды совместной российско-монгольской комплексной биологической экспедиции. Москва: Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцева РАН, 2009, т. LV, с.326 - 346.
22.  Абакумов А.И. Управление и оптимизация в моделях эксплуатируемых популяций. Владивосток: Дальнаука, 1993, 129 с.
23.  Фрисман Е. Я. Первичная генетическая дивергенция (теоретический анализ и моделирование). Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1986
24.  Шапиро А. П., Луппов С. П. Рекуррентные уравнения в теории популяционной биологии. М.: Наука, 1983. 132 с.