Cезонная динамика фитомассы, определяемой по показаниям спутниковых сенсоров для выбранного участка земной поверхности, и закономерности ее изменения по поверхности Земли подчиняются законам механики и химической кинетики биологических реагирующих систем.

Информативность методов дистанционного зондирования Земли непрерывно повышается в результате совершенствования сенсоров, методов съемки и способов обработки и интерпретации данных этих сенсоров, которые свидетельствуют о существовании закономерностей в пространственной и временной динамике показателей фитомассы. Для выявления этих
закономерностей применяют разнообразные формальные методы математической обработки и анализа данных спутниковых сенсоров (разложение в ряды Фурье, вейвлет-анализ и др.). В этой связи перспективным для увеличения информативности методов дистанционного зондирования при их использовании для целей выявления тенденций и причин изменения показателей динамики фитомассы наземных экосистем представляется переход от чисто формальных методов анализа временных рядов к биологически содержательным методам анализа на основе моделирования. Широко развиваемое в настоящее время многофакторное моделирование динамики фитомассы для этих целей, то есть, для выявления причин, вызывающих изменения показателей динамики (климатические факторы, загрязняющие вещества и т.п.) не пригодно по определению, так как указанные факторы являются аргументами таких моделей. В этих условиях был использован подход к моделированию динамики фитомассы наземных экосистем в рамках законов механики и макроскопической химической кинетики реагирующих биологических систем с использованием теории подобия и анализа размерности (Гендугов и др., 2011; 2013). В результате получена математическая модель, аналитическое решение которой, в виде уравнения полной динамики роста и отмирания клеточных популяций в функции концентраций компонентов субстрата, позволяет количественно разграничивать фазы роста (при условии постоянства начальной концентрации компонентов субстрата) и интервалы толерантности клеточных популяций (при фиксированном времени) к исходной концентрации ведущего компонента субстрата. Подгонкой к экспериментальным данным показано, что решение модели адекватно: 1) сезонной динамике биомассы выбранных сельскохозяйственных культур; 2) сезонной динамике вегетационного индекса насаждений сельскохозяйственных культур по данным дистанционного зондирования для некоторых эталонных участков; 3) сезонной динамике вегетационного индекса, усредненного по ареалам выбранных типов растительных сообществ на территориях РФ и КНР. Эти же испытания показали адекватность экспериментальным данным и обобщенной модели, описывающей динамику фитомассы y в безразмерных координатах y=q/q(max) и x=t/t(max), где q – биомасса в момент t, q(max) – теоретическое значение сезонного максимума фитомассы, относящегося к моменту t(max). Обобщенная формула роста имеет вид y = (x^-b)*exp(b-b/x), где b – коэффициент скорости отмирания фитомассы в исходной модели. Графиком обобщенной формулы роста служит кривая в форме «акульего плавника» включающая шесть особых точек,
разграничивающих семь фаз роста, которая стремится к нулю и при стремлении
обезразмеренного времени к нулю и при его стремлении к «бесконечности» и имеет максимум в точке с координатами [1;1]. Единственный коэффициент (b) обобщенной модели отвечает требованиям к критерию общности сезонной динамики фитомассы сравниваемых растительных сообществ.

Литература.

1. Гендугов В.М., Глазунов Г.П., Евдокимова М.В., Шестакова М.В. Макрокинетическое обоснование модели микробного роста в почве// Вестник Московского университета. Серия 17. Почвоведение, 2011, № 2, с. 40-43.
2. Гендугов В.М., Глазунов Г.П., Евдокимова М.В. Макрокинетика роста и отмирания микробов в почве// Микробиология, том 80, 2011, № 4, с. 508-512.
3. Гендугов В.М., Глазунов Г.П., Евдокимова М.В. Макрокинетика жизненных проявлений микробов// Известия Российской академии наук. Серия биологическая, 2011, № 3, с. 364-369.
4. Гендугов В.М., Глазунов Г.П., Евдокимова М.В., Шестакова М.В. Макрокинетическое обоснование модели микробного роста при одном ведущем компоненте субстрата// Вестник Московского университета. Серия 17. Почвоведение, 2013, № 2, с. 25-30.
5. Гендугов В.М., Глазунов Г.П. Макрокинетическое обоснование модели микробного роста в ограниченном объеме при постоянстве условий и одном ведущем компоненте субстрата// Известия Российской академии наук. Серия биологическая, 2013. № 4, с. 412-419.