В данной работе предложена модель пространственно-временной самоорганизации макросистем - урбоэкосистем как суперпозиций сопряженных активных сред. Данный вид экосистем характеризуется высокой скоростью роста численности и плотности населения за счет концентрации жилых, промышленных, торговых и иных объектов, а также средств коммуникации. Перечисленные условия нарушают динамическое равновесие потоков энергии, вещества и информации, снижают «буферную емкость» природных подсистем и увеличивают нелинейность, а, следовательно, и неустойчивость, системных процессов. В основе модели лежит модифицированное авторами уравнение ФитцХью-Нагумо, учитывающее неоднородности антропогенных (активатор) и природных (ингибитор) факторов. Предложенная модель позволяет выявлять пороговые значения управляющих параметров и рассмотреть основные принципы развития автоволновых процессов, формирующих структуры урбоэкосистем.
активные среды, автоволновая самоорганизация, урбоэкосистемы
1. Сидорова А.Э., Мухартова Ю.В., Яковенко Л.В. Урбоэкосистемы как суперпозиция сопряженных активных сред. Вестник Московского Университета. Серия 3. Физика. Астрономия, 2014, № 5, с. 29-35. [Sidorova A.E., Muhartova Yu.V., Yakovenko L.V. Urban Ecosystem as a Superposition of Interrelated Active Media. Moscow University Physics Bulletin, part 3. Physics. Astronomy, 2014, no. 5, pp. 29-35. (In Russ.)]; EDN: https://elibrary.ru/SWJFAP
2. Сидорова А.Э., Левашова Н.Т., Мельникова А.А., Дерюгина Н.Н., Семина А.Е. Автоволновая самоорганизация в неоднородных природно-антропогенных экосистемах. Вестник Московского Университета. Серия 3. Физика. Астрономия, 2016, № 6, с. 39-45. [Sidorova A.E., Levashova N.T., Melnikova A.A., Deryugina N.N., Semina А.Е. Autowave self-organization in heterogeneous natural-anthropogenic ecosystems. Moscow University Physics Bulletin, part 3. Physics. Astronomy, 2016, no. 6, pp. 39-45. (In Russ.)]; EDN: https://elibrary.ru/YGCQER
3. Levashova N., Melnikova A., Semina A., Sidorova A. Autowave mechanisms of structure formation in urban ecosystems as the process of self-organization in active media. Communication on Applied Mathematics and Computation, vol. 31, no. 1, pp. 32-42.
4. Murray J.D. Mathematical Biology II: Spatial Models and Biomedical Applications. Berlin Heidelberg: Springer- Verlag, 2003, 811 p.
5. Елькин Ю.В. Автоволновые процессы (краткий обзор). Математическая биология и биоинформатика, 2006, т. 1, № 1, с. 27-40. [Elkin Yu.V. Autowave processes (short review). Mathematical Biology and Bioinformatics, 2006, vol. 1, no. 1, pp. 27-40. (In Russ.)]; EDN: https://elibrary.ru/JUBQFD
6. Васильев В.А., Романовский Ю.М., Яхно В.Г. Автоволновые процессы. М.: Наука, 1987, 240 с. [Vasiliev V.A., Romanovsky Yu.M., Yakhno V.G. Autowave processes. М.: Nauka, 1987, 240 p. (In Russ.)]
7. Романовский Ю.М., Степанова Н.В., Чернавский Д.С. Математическая биофизика. М.: Наука, 1984, 304 с. [Romanovsky Yu.M., Stepanova N.V., Chernavsky D.S. Mathematical Biophysics. М.: Nauka, 1984, 304 p. (In Russ.)]
8. Твердислов В.А., Малышко Е.В., Ильченко С.А. От автоволновых механизмов самоорганизации к молекулярным машинам. Известия РАН. Серия физическая, 2015, т. 79, № 12, c. 1728-1732. [Tverdislov V.A., Malyshko E.V., Ilchenko S.A. From Autowave Mechanisms of Self-Assembly to Molecular Machines. Proceedings of the Russian Academy of Sciences. Physical series, 2015, vol. 79, no. 12, pp. 1728-1732. (In Russ.)]; DOI: https://doi.org/10.7868/S0367676515120236; EDN: https://elibrary.ru/STZEST
9. Савенко В.С. Геохимические аспекты устойчивого развития. М.: ГЕОС, 2003, 180 с. [Savenko V.S. Geochemical aspects of sustainable development. М.: GEOS, 2003, 180 p. (In Russ.)]
10. FitzHugh R.A. Impulses and physiological states in theoretical model of nerve membrane. Biophys. J., 1961, pp. 445-466.
11. Сидорова А.Э., Левашова Н.Т., Мельникова А.А., Яковенко Л.В. Популяционная модель урбоэкосистем в представлениях активных сред. Биофизика, 2015, т. 60, № 3, с. 574-582. [Sidorova A.E., Levashova N.T., Melnikova A.A., Yakovenko L.V. Population model of urban ecosystems as active media. Biophysics, 2015, vol. 60, no. 3, pp. 574-582. (In Russ.)]; EDN: https://elibrary.ru/UAAWIJ
12. Калиткин Н.Н., Корякин П.В. Численные методы: в 2 кн. Кн 2. Методы математической физики. М: Издательский центр «Академия», 2013, 303 с. [Kalitkin N.N., Koryakin P.V. Numerical methods: in 2 books. Methods of mathematical physics. M.: The publishing center "Academy", 2013, 303 p. (In Russ.)]
13. Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы математической физики. М.: Научный мир, 2003, 316 с. [Samarsky A.A., Gulin A.V. Numerical methods of mathematical physics. М.: The scientific world, 2003, 316 p. (In Russ.)]
14. Vaz E., Arsanjani J.J. Predicting urban growth of the Greater Toronto Area - coupling a markov cellular automata with document meta-analysis. Journal of Environmental Informatics, 2015, vol. 25, no. 2, pp. 71-80.
