СТАЦИОНАРНЫЕ СТРУКТУРЫ В СИСТЕМЕ С ДВУМЯ АВТОКАТАЛИТИЧЕСКИМИ ПЕРЕМЕННЫМИ
Зарницына В. И., Морозова О. Л., Лобанов А. И., Атауллаханов Ф. И.
ГНЦ РАМН, 125167 Москва; *Институт проблем управления РАН, 117342 Москва; **МФТИ, 141700 Долгопрудный
Математическое моделирование
системы свертывания крови привело к обнаружению нового механизма
возникновения стационарных пространственно-локализованных структур,
в системах реакций с диффузией в ситуации равенства всех коэффициентов
диффузии. Анализ каскада ферментативных реакций свертывания крови
привел к математической модели, редукция и упрощение которой привела
к системе из трех уравнений параболического типа, которая демонстрирует
необычное поведение. Две переменные модели (активатор и ингибитор)
являются автокаталитическими. Коэффициенты диффузии всех трех
переменных полагали одинаковыми. Модель имеет порог по образованию
активатора. Ингибитор образуется только в присутствии активатора.
Система имеет тривиальное пространственно-однородное решение.
При превышении порога из зоны возмущения двигается импульс. Результаты
исследования одномерной задачи показали, что импульс либо останавливается,
как правило, с последующей релаксацией к нулевому пространственно-однородному
решению, либо двигается до границ среды в виде автоволны активных
переменных. Однако, была обнаружена область параметров, в которой
после остановки импульс не диссипирует, а стабилизируется и продолжает
существовать неограниченно долго. При этом установившиеся профили
переменных модели симметричны относительно центра структуры и
могут быть аппроксимированы гауссианами. Распределение ингибитора
шире распределения активатора и ограничивает его распространение.
Обнаружение системы, в которой может стационарно и неподвижно
существовать изолированная область концентраций веществ, сильно
отличающихся от остальных областей пространства, указывает на
новый механизм, который может быть реализуется в ряде важных биологических
явлений.