ИАПУ ДВО РАН

Лаборатория математического моделирования биофизических процессов (№32)


32

Заведующий лабораторией

доктор физико-математических наук Абакумов Александр Иванович 

Состав лаборатории

Количество сотрудников – 7
Научных сотрудников - 7
Докторов наук – 2 
Кандидатов наук – 5

Основные направления научных исследований

Исследование динамики естественных популяций и сообществ методами математического моделирования. 
Изучение эволюционных процессов в популяционной динамике.
Экологическое моделирование водных экосистем. 
Анализ данных наблюдений и верификация разработанных моделей.


Основные результаты

  • Исследована динамика численности популяций и сообществ с учетом внутрипопуляционных процессов, влияния факторов внешней среды и антропогенных воздействий (сбор урожая); проведено сопоставление данных реальных наблюдений с теоретическими результатами.
  • Изучена эволюционная динамика численности структурированной популяции в зависимости от распределения особей по генетическим признакам; показано, что изменение текущей структуры популяции может привести не только к смене режима динамики популяции, но и смене направления эволюции.
  • Разработана модельная методика оценки биопродуктивности морских экосистем с описанием процессов фотосинтеза и использованием спутниковой информации, проведены исследования для Японского и Охотского морей.

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.

 

Публикации

Neverova G.P., Zhdanova O.L., Ghosh B., Frisman E.Ya. Dynamics of a discrete-time stage-structured predator–prey system with Holling type II response function // Nonlinear Dynamics, 2019, 98(1): 427–446. https://doi.org/10.1007/s11071-019-05202-3.
Abakumov A. I., Pak S. Ya, Morozov M. A., Tynybekov A. K. Model Estimation of the Phytoplankton Biomass of Lake Issyk-Kul Using Remote Sensing Data // Inland Water Biology. 2019, No. 4, part 2: 90–97. https://doi.org/10.1134/S0320965219060020.
Neverova G.P., Zhdanova O.L., Frisman E.Ya. Effects of natural selection by fertility on the evolution of the dynamic modes of population number: Bistability and multistability // Nonlinear Dynamics, 2020, 101(1): 687–709. https://doi.org/10.1007/s11071-020-05745-w.
Neverova G.P., Zhdanova O.L., Frisman E.Ya. The Emergence of Complex Dynamics during the Evolution of a Structured Limited Population // Russian Journal of Genetics, 2020, 56(6): 747–757. https://doi.org/10.1134/S102279542006006X.
Pak S.Ya., Abakumov A.I. Phytoplankton in the Sea of Okhotsk along Western Kamchatka: warm vs cold years // Ecological Modelling. V. 433, 1. 2020, N 109244. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2020.109244.