Основные достижения лаборатории

Разработка математических моделей как инструмента анализа динамики почвенных процессов, состава и продуктивности лесных экосистем и устойчивости популяций и сообществ растений к внешним воздействиям.

  1. Разработана (совместно с лабораторией биохимии почв БИНИИ Санкт-Петербургского государственного университета) модель динамики органического вещества в почве ROMUL, описывающая процессы минерализации и гумификации и позволяющая оценить эмиссию СО2 из почвы (гетеротрофное дыхание) и высвобождение азотных соединений, доступных для питания растений (Чертов,.Комаров, 1996; Chertov et al., 2001).
  2. Разработана система математических моделей, описывающей круговорот углерода и азота в лесных экосистемах и позволяющей анализировать сценарии продуктивности лесов бореальной и умеренной зон при изменениях климата, лесохозяйственных мероприятий, катастрофических воздействий на лесные экосистемы (лесные пожары, массовые ветровалы, сплошные рубки) (Komarov et al., 2003; Chertov et al., 2003).
  3. Разработаны (совместно с Институтом математических проблем РАН) теоретические основы, алгоритмы и программная реализация оценок изменения биоразнообразия лесных растений при естественном и антропогенно-измененном развитии лесных экосистем (Ханина и др., 2006; Khanina et al., 2007).
  4. Предложен и развивается метод математического моделирования возрастной и пространственной структуры популяций и сообществ растений разных жизненных форм, основанный на концепции дискретного описания онтогенеза растений Т.А.Работнова-А.А.Уранова и клеточно-автоматного подхода в имитационном моделировании (Комаров, Паленова, 1991; Komarov et al., 2003).
  5. Разработаны новые математические методы статистического анализа пространственной структуры популяций растений на основе теории Марковских случайных полей с локальными взаимодействиями (Грабарник и др., 1992; Grabarnik, 2002).
  6. На основе методик расчета величин критических нагрузок (www.icpmapping.org) проведена количественная оценка устойчивости лесных экосистем Европейской части России к воздействию техногенных соединений свинца и кадмия. Расчеты выполнены с учетом региональных особенностей и специфики формирования биогеохимических потоков металлов в системе почва – растительность – почвенно-грунтовые воды.

Новые результаты, полученные с использованием разработанных методов моделирования.

  1. Проведен сравнительный анализ различных технологий лесопользования по отношению к балансу углерода в лесных экосистемах. Показано, что наибольшим стоком углерода обладают лесные экосистемы при естественном развитии, выборочные рубки также приводят к накоплению углерода в системе, в то время как нормативные рубки обладают нулевым балансом, а нелегальные рубки приводят к уменьшению запасов углерода (Mikhailov et al., 2004).
  2. Проведен анализ динамики биоразнообразия лесных растений при разных технологиях лесопользования в различных климатических зонах (Ханина и др., 2006; Khanina et al., 2007)/
  3. Проведено сравнительное исследование основных североамериканских и европейских лесных видов и показаны их различные стратегии по отношению к динамике углерода (Chertov et al., in press).
  4. Проведен анализ воздействия лесных пожаров и сплошных ветровалов на динамику углерода в различных типах леса (Комаров, Кубасова, в печати).
  5. Проводится сравнительный анализ основных технологий традиционного землепользования (подсечно-огневое, переложное и севооборотное землепользование).
  6. С помощью решетчатых моделей обнаружены явления в структуре популяций и сообществ растений при изменении интенсивности случайного уничтожения и неоднородности пространства, аналогичные фазовым переходам в статистической физике (1988; Komarov et al., 2003).
  7. На основе опыта различных применений разработанных моделей сформулированы требования к построению моделей сукцессий растительности, в том числе при учете изменений внешних факторов: климата, загрязняющих выпадений поллютантов из атмосферы, изменения концентрации СО2 в атмосфере, лесных пожаров, массовых ветровалов, изменения структуры землепользования.
  8. Подготовлена электронная база данных и проведено (ГИС-)картографирование величин критических нагрузок свинца и кадмия для лесных экосистем Европейской России. Результаты прошли согласование и включены в европейскую базу данных по расчету и картографированию критических нагрузок тяжелых металлов в Европе, а также представлены в разделе докладов национальных центров в отчетах Координационного центра по воздействиям, функционирующего в рамках Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха в Европе.

Патенты

Михайлов А.В., Шанин В.Н., Безрукова М.Г., Хораськина Ю.С., Комаров А.С. DLES — платформа для создания систем дискретных имитационных моделей. Регистрационный номер 2012610395 от 10 января 2012 года.

Грабарник П.Я. SPPS — программный комплекс моделирования и анализа точечных структур. Регистрационный номер 2012619311 от 15 октября 2012 года.

Быховец С.С., Фролов П.В., Комаров А.С., Шанин В.Н., Зубкова Е.В., Исаев А.С. SCLISS - статистический имитатор климата почвы. Регистрационный номер 2013618537 от 11 сентября 2013 г.

Фролов П.В., Комаров А.С., Зубкова Е.В. CAMPUS - клеточно-автоматная модель-конструктор различных жизненных форм растений (Cellular Automata Model of Plant's United Spread). Регистрационный номер 2016614973 от 12 мая 2016 г.

Награды

В 2016 г. д.б.н. Максиму Викторовичу Бобровскому присвоено Почетное звание «Заслуженный деятель науки Московской области» за большой вклад и заслуги в разработке приоритетных направлений науки. Возглавляемому М.В. Бобровским научному коллективу объявлена Благодарность за плодотворную научную деятельность, большой вклад в реализацию государственной научно-технической политики. (источник)