Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54325 Моделирование в биофизике Modelling in biophycis Моделирование в биофизике THE RESERVE AND STRUCTURAL COMPOUNDS OF BIOMASS RATIO AS A KEY PARAMETER FOR THE MICROALGAE GROWTH СООТНОШЕНИЕ РЕЗЕРВНЫХ И СТРУКТУРНЫХ КОМПОНЕНТОВ БИОМАССЫ КАК КЛЮЧЕВОЙ ПАРАМЕТР РОСТА МИКРОВОДОРОСЛЕЙ Тренкеншу Р П Trenkenshu R P Лелеков А С Lelekov A S a.lelekov@yandex.ru Институт морских биологических исследований им. А.О.Ковалевского РАН ru Institute of Marine Biological Research. A.O. Kovalevsky ru Институт морских биологических исследований им. А.О.Ковалевского РАН ru Institute of Marine Biological Research. A.O. Kovalevsky ru 25 09 2018 25 09 2018 3 3 541 546 20 09 2018 20 09 2018 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54325/view

Работа посвящена анализу существующих математических моделей, описывающих зависимость продуктивности микроводорослей от различных факторов среды, и выявлению ключевых параметров, которые могут быть положены в основу теории роста культуры низших фотоавтотрофов. Показано, что максимальные скорости роста микроводорослей определяются содержанием ключевого фермента или переносчика в клетке, участвующего в реакциях энергообмена. Применение метода линейных сплайнов при описании зависимости продуктивности или удельной скорости роста от внешних параметров среды или внутренних параметров культуры позволяет чётко определить границы лимитированного роста, а также получить простые интегральные решения динамики плотности биомассы или её компонентов от времени. Для условий лимитированного роста продуктивность культуры линейно связана с величиной приведённой плотности потока субстрата или соотношением резервных и структурных компонентов биомассы.

The work is devoted to the analysis of existing mathematical models describing the dependence of the microalgae productivity on environmental factors, and the identification of key parameters that can be the basis of the theory lower photoautotrophs culture growth. It is shown that the maximum growth rates of microalgae are determined by the content of the key enzyme or carrier in the cell involved in energy exchange reactions. The use of the linear spline method in describing the dependence of productivity or specific growth rate on the external environmental parameters or internal parameters of the culture allows to clearly define the limits of limited growth, as well as to obtain simple integrated solutions of the dynamics of biomass density or its components. For conditions of limited growth, the productivity of culture is linearly related to the value of the reduced flux density of the substrate flow or the ratio of reserve and structural biomass compounds.

 продуктивность удельная скорость роста приведённая плотность потока лимитирующий фактор лимитирующее звено метод линейных сплайнов productivity specific growth rate reduced flux density limiting factor limiting link linear splines

Лелеков А.С., Геворгиз Р.Г., Гаврилов П.Е. Динамическая модель субстратзависимого роста накопительной культуры микроводорослей. Вопросы современной альгологии, 2016, № 2 (12), URL: http://algology.ru/970. [Lelekov A.S., Gevorgiz R.G., Gavrilov P.E. Dynamic model of substrate-dependent growth of microalgae batch culture. Voprosy sovremennoj al'gologii, 2016, no. 2 (12), URL: http://algology.ru/970. (In Russ.)] Lelekov A.S., Gevorgiz R.G., Gavrilov P.E. Dinamicheskaya model' substratzavisimogo rosta nakopitel'noy kul'tury mikrovodorosley. Voprosy sovremennoy al'gologii, 2016, № 2 (12), URL: http://algology.ru/970. [Lelekov A.S., Gevorgiz R.G., Gavrilov P.E. Dynamic model of substrate-dependent growth of microalgae batch culture. Voprosy sovremennoj al'gologii, 2016, no. 2 (12), URL: http://algology.ru/970. (In Russ.)] Тренкеншу Р.П., Лелеков А.С., Новикова Т.М. Линейный рост морских микроводорослей в культуре. Морской биологический журнал, 2018, т. 3, № 1, с. 53-60, DOI: 10.21072/mbj.2018.03.1.06. [Trenkenshu R.P., Lelekov A.S., Novikova T.M. Linear growth of marine microalgae in culture. Morskoj biologicheskij zhurnal, 2018, vol. 3, no. 1, pp. 53-60, DOI: 10.21072/mbj.2018.03.1.06. (In Russ.)] Trenkenshu R.P., Lelekov A.S., Novikova T.M. Lineynyy rost morskih mikrovodorosley v kul'ture. Morskoy biologicheskiy zhurnal, 2018, t. 3, № 1, s. 53-60, DOI: 10.21072/mbj.2018.03.1.06. [Trenkenshu R.P., Lelekov A.S., Novikova T.M. Linear growth of marine microalgae in culture. Morskoj biologicheskij zhurnal, 2018, vol. 3, no. 1, pp. 53-60, DOI: 10.21072/mbj.2018.03.1.06. (In Russ.)] Тренкеншу Р.П., Лелеков А.С. Моделирование роста микроводорослей в культуре. Севастополь: ООО "Константа-Принт", 2017, 152 с. [Trenkenshu R.P., Lelekov A.S. Modeling of microalgae growth in culture. Sevastopol: OOO "Konstanta-Print", 2017, 152 p. (In Russ.)] Trenkenshu R.P., Lelekov A.S. Modelirovanie rosta mikrovodorosley v kul'ture. Sevastopol': OOO "Konstanta-Print", 2017, 152 s. [Trenkenshu R.P., Lelekov A.S. Modeling of microalgae growth in culture. Sevastopol: OOO "Konstanta-Print", 2017, 152 p. (In Russ.)] Лелеков А.С., Геворгиз Р.Г. Динамика плотности культуры микроводорослей в стационарной фазе роста. Бюллетень Государственного Никитского Ботанического Сада, 2013, 108, с. 39-44, URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=23916885. [Lelekov A.S., Gevorgiz R.G. Dynamics of microalgae culture density in the stationary growth phase. Bulletin Of The State Nikitsky Botanical Garden, 2013, 108, pp. 39-44, URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=23916885. (In Russ.)] Lelekov A.S., Gevorgiz R.G. Dinamika plotnosti kul'tury mikrovodorosley v stacionarnoy faze rosta. Byulleten' Gosudarstvennogo Nikitskogo Botanicheskogo Sada, 2013, 108, s. 39-44, URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=23916885. [Lelekov A.S., Gevorgiz R.G. Dynamics of microalgae culture density in the stationary growth phase. Bulletin Of The State Nikitsky Botanical Garden, 2013, 108, pp. 39-44, URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=23916885. (In Russ.)] Зитте П., Вайлер Э.В., Кадерайт Й.В., Брезински А., Кернер К. Ботаника. Том 2. Физиология растений. М: Академия, 2008, 496 c. [Zitte P., Weiler E.W., Kadereit V., Bresinsky A., Koerner K. Botany. Volume 2. Plant physiology. М: Academia, 2008, 496 p. (In Russ.)] Zitte P., Vayler E.V., Kaderayt Y.V., Brezinski A., Kerner K. Botanika. Tom 2. Fiziologiya rasteniy. M: Akademiya, 2008, 496 c. [Zitte P., Weiler E.W., Kadereit V., Bresinsky A., Koerner K. Botany. Volume 2. Plant physiology. M: Academia, 2008, 496 p. (In Russ.)] Мокроносов А.Т., Гавриленко В.Ф., Жигалова Т.В. Фотосинтез. Физиолого-экологические и биохимические аспекты. М: Академия, 2006, 448 с. [Mokronosov A.T., Gavrilenko V.F., Zhigalova T.V. Photosynthesis. Physiological, ecological and biochemical aspects. М: Academia, 2006, 448 p. (In Russ.)] Mokronosov A.T., Gavrilenko V.F., Zhigalova T.V. Fotosintez. Fiziologo-ekologicheskie i biohimicheskie aspekty. M: Akademiya, 2006, 448 s. [Mokronosov A.T., Gavrilenko V.F., Zhigalova T.V. Photosynthesis. Physiological, ecological and biochemical aspects. M: Academia, 2006, 448 p. (In Russ.)] Рубин А.Б., Кренделева Т.Е. Регуляция первичных процессов фотосинтеза. Успехи биологической химии, 2003, 43, с. 225-266. [Rubin A.B., Krendeleva T.E. regulation of primary processes of photosynthesis. Uspekhi biologicheskoj himii, 2003, 43, pp. 225-266. (In Russ.)] Rubin A.B., Krendeleva T.E. Regulyaciya pervichnyh processov fotosinteza. Uspehi biologicheskoy himii, 2003, 43, s. 225-266. [Rubin A.B., Krendeleva T.E. regulation of primary processes of photosynthesis. Uspekhi biologicheskoj himii, 2003, 43, pp. 225-266. (In Russ.)] Тренкеншу Р.П. Кинетика субстратзависимых реакций при различной организации метаболических систем. Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2005, 89 с. [Trenkenshu R.P. Kinetics of substrate-dependent reactions in different organization of metabolic systems. Sevastopol: EHKOSI-Gidrofizika, 2005, 89 p. (In Russ.)] Trenkenshu R.P. Kinetika substratzavisimyh reakciy pri razlichnoy organizacii metabolicheskih sistem. Sevastopol': EKOSI-Gidrofizika, 2005, 89 s. [Trenkenshu R.P. Kinetics of substrate-dependent reactions in different organization of metabolic systems. Sevastopol: EHKOSI-Gidrofizika, 2005, 89 p. (In Russ.)] Тренкеншу Р.П., Лелеков А.С. Модель трансформации форм азотистых соединений клетками. Вопросы современной альгологии, 2018, № 1 (16), URL: http://algology.ru/1247. [Trenkenshu R.P., Lelekov А.S. Model of transformation of the nitrogen compounds by microalgae cells. Voprosy sovremennoj al'gologii, 2018, no. 1 (16), URL: http://algology.ru/1247. (In Russ.)] Trenkenshu R.P., Lelekov A.S. Model' transformacii form azotistyh soedineniy kletkami. Voprosy sovremennoy al'gologii, 2018, № 1 (16), URL: http://algology.ru/1247. [Trenkenshu R.P., Lelekov A.S. Model of transformation of the nitrogen compounds by microalgae cells. Voprosy sovremennoj al'gologii, 2018, no. 1 (16), URL: http://algology.ru/1247. (In Russ.)]