Научная тема: «ПОСТРОЕНИЕ, ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРИЛОЖЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ДИНАМИКИ ПОПУЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ»
Специальность: 03.01.02
Год: 2010
Отрасль науки: Физико-математические науки
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. Предложена и обоснована теоретическая концепция моделирования таксиса, в основе которой лежит гипотеза о влиянии градиента плотности популяции- стимула на ускорение направленного перемещения животных. Продемонстрировано, что применение математических моделей, базирующихся на данной концепции, позволяет исследовать обусловленные поведением животных механизмы потери устойчивости их однородного пространственного распределения. В частности, с использованием таких моделей показано, что при избегании жертвами хищников волновые режимы убегания-преследования могут реализовываться при постоянной численности хищников и жертв. Для случая аутотаксиса показана возможность возникновения подвижных кластеров популяционной плотности, характеризующихся реалистичным профилем пространственного распределения агрегирующихся организмов;
  2. Предложено решение так называемого "парадокса биоконтроля"; кроме того, с применением моделей типа "таксис-диффузия-реакция" показано, что: (а) активная миграция хищников может приводить к повышению их рациона и преодолению дефицита жертв, (б) потеря устойчивости однородного пространственного распределения животных, индуцируемая таксисом, вызывает 47 интерференцию хищников, т.е. зависимость трофической функции от их численности;
  3. Предложен и обоснован теоретический подход к исследованию воздействия интерференции хищников на функционирование системы типа "хищник- жертва". В частности, на основе вычислительных экспериментов с индивидуум- ориентированной пространственной моделью, а также анализа моделей агрегированной динамики системы хищник-жертва получены выводы о том, что как низкая, так и слишком высокая интерференция хищников уменьшают их приспособленность, снижая рацион и дестабилизируя систему хищник-жертва. Предложена и идентифицирована для системы коловратки-микроводоросли обобщенная трофическая функция, отражающая уменьшение эффекта интерференции при снижении численности популяций хищников или жертв;
  4. Продемонстрирована эффективность учёта адвективного потока генов, связанного с неоднородностью ареала обитания популяции. А именно, построена и исследована демо-генетическая модель пространственно-временной динамики диплоидной популяции с учётом адвективного потока генов. На основании этой модели предложено объяснение значительной (десятки и сотни лет) задержки развития устойчивости кукурузного мотылька Ostrinia nubilalis Hubner к токсину, продуцируемому трансгенной Bt кукурузой. В результате укрепляется теоретический базис стратегии "высокая доза - убежище", широко используемой в сельскохозяйственном производстве с применением генетически модифицированных инсектицидных культур;
  5. Разработан теоретический подход к долгосрочному прогнозированию динамики численности промысловых рыб. На основании этого подхода с учётом экономических и экологических критериев и с применением методов имитационного моделирования динамики популяции окуня (оз. Констанс), динамики сообществ тюльки и хамсы и популяции судака (Азовское море) развиты рекомендации, касающиеся орудий и интенсивности рыбного промысла. А именно, обосновано использование 32-миллиметровых жаберных сетей для окуня, показано, что изъятие более 50% тюльки и/или хамсы может значительно увеличить риск перелова этих популяций, а для сохранения популяции азовского судака рекомендовано сокращение промыслового усилия и совершенствование селективности орудий лова в целях снижения непреднамеренного вылова молоди.
Список опубликованных работ
1. Тютюнов Ю.В., Титова Л.И., Сурков Ф.А., Бакаева Е.Н. Трофическая функция коловраток– фитофагов (Rotatoria). Эксперимент и моделирование // Журнал общей биологии, 2010, 71, № 1, С. 52-62.

2. Тютюнов Ю.В., Загребнева А.Д., Сурков Ф.А., Азовский А.И. Микромасштабная пятнистость распределения веслоногих рачков как результат трофически-обусловленных миграций // Биофизика, 2009, 54, № 3, С. 508-514.

3. Тютюнов Ю.В., Загребнева А.Д., Сурков Ф.А., Азовский А.И. Моделирование потока популяционной плотности организмов с периодическими миграциями // Океанология, 2010, 50, № 1, С. 1-10.

4. Tyutyunov Yu., Zhadanovskaya E., Bourguet D., Arditi R. Landscape refuges delay resistance of the European corn borer to Bt-maize: a demo-genetic dynamic model // Theoretical Population Biology, 2008a, 74: 138-146.

5. Tyutyunov Yu., Titova L., Arditi R. Predator interference emerging from trophotaxis // Ecological Complexity, 2008, 5: 48-58.

6. Medvinsky A.B., Gonik M.M., Tyutyunov Y.V., Li, B.-L., Rusakov A.V., Malchow H. Insecticidal Bt crops under massive Bt-resistant pest invasion: Mathematical simulation. In: Aspects of Mathematical Modelling (ed. by R. Hosking and E. Venturino). Birkhauser, Basel. 2008. pp. 81-94.

7. Tyutyunov Yu., Titova L., Arditi R. A minimal model of pursuit–evasion in a predator–prey system // Mathematical Modelling of Natural Phenomena, 2007, 2(4): 122-134.

8. Тютюнов Ю.В., Жадановская E.A., Ардити Р., Медвинский A.Б. Пространственная модель развития устойчивости насекомых-вредителей к трансгенной инсектицидной сельскохозяйственной культуре на примере кукурузного стеблевого мотылька // Биофизика, 2007, Т. 52, Выпуск 1, С. 95-113.

9. Жадановская E.A., Тютюнов Ю.В., Ардити Р. Моделирование стратегии “высокая доза – убежище” при использовании генетически модифицированной кукурузы для подавления кукурузного стеблевого мотылька // Известия ВУЗов, Северо-Кавказский регион. Естественные науки, 2006. – Приложение, № 11. - С. 5-9.

10. Тютюнов Ю.В., Сапухина Н.Ю., Сенина И.Н., Ардити Р. Таксис как фактор, стабилизирующий трофическую систему // Обозрение прикладной и промышленной математики, М.: Научное изд-во ТВП, 2005, Т. 12, Выпуск 4, С. 810-814.

11. Tyutyunov Yu., Senina I., Arditi R. Clustering due to acceleration in the response to population gradient: a simple self-organization model // The American Naturalist, 2004, 164(6): 722-735.

12. Arditi R., Callois J.-M., Tyutyunov Yu., Jost. C. Does mutual interference always stabilize predator– prey dynamics? A comparison of models // Comptes Rendus Biologies, 2004, 327: 1037-1057.

13. Сапухина Н.Ю., Тютюнов Ю.В. Явная модель пространственной динамики трофического сообщества растительная культура–вредитель–хищник // Компьютерное Моделирование. Экология: Выпуск 2 (под. ред. Г.А. Угольницкого). М.: Вузовская книга, 2004. C. 66-91.

14. Sapoukhina, N., Tyutyunov, Yu., Arditi, R. The role of prey–taxis in biological control: a spatial theoretical model // The American Naturalist, 2003, 162(1): 61-76.

15. Tyutyunov Yu., Senina I., Jost C., Arditi R. Risk assessment of the harvested pike-perch population of the Azov Sea // Ecological Modelling, 2002, 149: 297-311.

16. Сенина И.Н., Тютюнов Ю.В. Моделирование стаеобразования как следствия автотаксиса // Журнал общей биологии, 2002, Т. 63, № 6. С. 483-488.

17. Тютюнов Ю.В., Сапухина Н.Ю., Сенина И.Н., Ардити Р. Явная модель поискового поведения хищника // Журнал общей биологии, 2002, Т. 63, № 2. С. 137-148.

18. Сенина И.Н., Тютюнов Ю.В., Кузнецов А.В. Моделирование миграционного цикла пелагических рыб Азовского моря. // Экосистемные исследования Азовского моря и побережья (под. ред. акад. РАН Г.Г. Матишова). Апатиты: изд. Кольского научного центра РАН, 2002, Т. 4. C. 327-333.

19. Сапухина Н.Ю. , Тютюнов Ю.В., Сенина И.Н., Ардити Р. Влияние кормовых миграций рыб на возникновение пятнистости распределения морских сообществ // Экосистемные исследования Азовского моря и побережья (под. ред. акад. РАН Г.Г. Матишова). Апатиты: изд. Кольского научного центра РАН, 2002, Т. 4. C. 310-326.

20. Тютюнов Ю.В., Сенина И.Н., Сурков Ф.А., Ардити Р. Модели оценки риска сокращения численности промысловых популяций рыб // Среда, Биота и Моделирование Экологических Процессов в Азовском море (под. ред. акад. РАН Г.Г. Матишова). Апатиты: изд. Кольского научного центра РАН, 2001a, 413. C. 380-396.

21. Arditi R., Tyutyunov Yu., Morgulis A., Govorukhin V., Senina I. Directed movement of predators and the emergence of density-dependence in predator–prey models // Theoretical Population Biology, 2001, 59(3): 207-221.

22. Тютюнов Ю.В. Сапухина Н.Ю., Моргулис А.Б., Говорухин В.Н. Математическая модель активных миграций как стратегии питания в трофических сообществах // Журнал общей биологии, 2001, Т. 62, № 3. С. 253-262.

23. Сапухина Н.Ю., Тютюнов Ю.В. Влияние миграций насекомых на регуляторную роль энтомофага при биологическом контроле популяции вредителя // Компьютерное Моделирование. Экология (под. ред. Г.А. Угольницкого). М.: Вузовская книга, 2000. С. 36-57.

24. Тютюнов Ю.В., Сенина И.Н., Титова Л.И. Экономический и экологический критерии оптимизации промысла Азовского судака. Опыт имитационного моделирования // Компьютерное Моделирование. Экология (под. ред. Г.А. Угольницкого). М.: Вузовская книга, 2000. С. 58-78.

25. Говорухин В.Н., Моргулис А.Б., Тютюнов Ю.В. Медленный таксис в модели хищник–жертва // Доклады академии наук, 2000, T. 372, № 6. C. 730-732.

26. Senina I., Tyutyunov Yu., Arditi R. Extinction risk assessment and optimal harvesting of anchovy and sprat in the Azov Se // Journal of Applied Ecology, 1999, 36(2): 297-306.

27. Говорухин В.Н., Моргулис А.Б., Сенина И.Н., Тютюнов Ю.В. Моделирование активных миграций пространственно распределенной популяции // Обозрение прикладной и промышленной математики, М.: Научное изд-во ТВП, 1999, Т. 6, Выпуск 2. C. 271-295.

28. Тютюнов Ю.В., Сенина И.Н. Трофическая функция как результат пространственного поведения // Проблемы проектирования и управления экономическими системами: инвестиционный аспект. Ростов-на-Дону: РГЭА, 1998, С. 132-135.

29. Сенина И.Н., Домбровский Ю.А., Тютюнов Ю.В., Обущенко Н.И., Титова Л.И. Имитационное моделирование и оптимизация промысла сообщества двух конкурирующих популяций // Деп. в ВИНИТИ, 1996, №2563-В96, 57 с.

30. Тютюнов Ю.В., Домбровский Ю.А., Обущенко Н.И. Оптимальное управление эксплуатируемой популяцией при минимизации риска ее вымирания в условиях стохастичности среды обитания // Обозрение прикладной и промышленной математики, М.: Научное изд-во ТВП, 1996, Т. 3, Выпуск 3, С. 412-433.

31. Tyutyunov Yu., Dombrovsky Yu., Arditi R., Surkov F. The influence of dispersal behaviour on metapopulation viability // Journal of Biological Systems, 1996, 4(2): 277-290.

32. Tyutyunov Yu., Arditi R. Application du modele REEL a des donnees recentes. In: Rapport de la Commission internationale pour la protection des eaux du Leman contre la pollution. Campagne 1993, (1994), pp. 243-255.

33. Tyutyunov Yu., Arditi R., Buttiker B., Dombrovsky Yu, Staub E. Modelling fluctuations and optimal harvesting in perch populations // Ecological Modelling, 1993, 69: 19-42.

34. Домбровский Ю.А., Обущенко Н.И., Тютюнов Ю.В. Рыбные Популяции в Стохастической Среде: Модели Управления и Выживаемости. Ростов-на-Дону: Издательство Ростовского госуниверситета, 1991, 160 c.