Использование метода моделей при исследовании популяции микроорганизмов
Просмотры: 98 / Загрузок PDF: 104
Ключевые слова:
популяция микроорганизмов, математические и компьютерные модели, закон Мальтуса, уравнение Ферхюльст и Моно, пакет Mathcad, логистическая модель, система «продуцент - консумент»Аннотация
Статья посвящена проблеме исследования популяций микроорганизмов с помощью математических и компьютерных моделей. На основе законов биологической кинетики строится несколько математических моделей, с помощью которых проводятся компьютерные эксперименты. Исследована популяция кишечной палочки (Escherichia coli) на основе закона Мальтуса и уравнений Ферхюльст и Моно, которые описывают явление изменения биомассы в зависимости от изменения некоторых параметров. Графические решения дифференциальных уравнений, представляющих закономерности взаимозависимости микроорганизмов и субстратов, были найдены с помощью пакета Mathcad.
В лабораторных условиях было проверены соответствия теоретических результатов математических моделей и экспериментальных данных естественной популяции. Внутри водоема была установлена система «продуцент - консумент» с использованием хлореллы (процудент) и парамеции (консумент). Использована среда Тамия для получения хлореллы (один из видов водоросли), а для культивирования парамеции использовалась среда Лозин-Лозинский. Для определения количества водорослей в водной среде использовалась камера Горяева, а для определения количества бактерий - камера Богорова.
Результаты экспериментов подтверждают численные решения уравнений, характеризующих популяцию микроорганизмов. Этот фактор доказывает, что математическая модель популяции четко описывает динамику изменения численности микроорганизмов.
