ФОРМИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СТРУКТУР ПРИ СТАЦИОНАРНОМ КУЛЬТИВИРОВАНИИ МЕЛАНИНСОДЕРЖАЩИХ ГРИБОВ

Буляница А. Л., Быстрова Е. Ю., Курочкин В. Е., Панина Л. К.
Биолого-почвенный факультет СпбГУ, 199034, С-Петербург; * Институт аналитического приборостроения РАН, 198103 Санкт-Петербург
Возникновение автоволновых картин при культивировании мицелиальных спорогенных грибов на твердых средах наблюдалось рядом авторов в условиях лимитирования источников углерода и энергии. В наших экспериментах показано, что подобные концентрические периодические структуры могут формироваться в культурах микромицетов Ulocladium chartarum и Alternaria alternata также под действием других факторов, например, при снижении температуры культивирования. Микроскопическое исследование растущих колоний показало, что волновая картина процесса при оптимальном подборе среды культивирования обусловлена переменной в пространстве плотностью ветвления мицелия и областями спороношения. Если принять в качестве рабочей модели модель логистического роста Ферхюльста-Пирла в пределах каждого кольца, то временное запаздывание фазы спороношения (стационарная фаза роста) от фазы экспоненциального роста мицелия и будет визуализировать картину последовательных волн. Показано, однако, что эта модель наиболее пригодна для предельных случаев (избытка и недостатка) источников питания в среде, когда не происходит формирования волн. Кроме того, малое число параметров, входящее в эту модель, затрудняет интерпретировать в ее рамках автоволновые процессы. Предложено моделировать динамику плотностей мицелия (x) и спор (y), а также пространственно-временное распределение концентраций субстрата (y) и продуктов метаболизма (m) системой 4-х дифференциальных уравнений. В отличие от модели Полежаева и Птицына [1990] для роста колоний подвижных бактерий, принята цилиндрическая симметрия и исключена возможность вторичного образования мицелия из спор. При этом, рост плотности спор происходит исключительно при условиях типа f(y,m)іf0. Обсуждено влияние на размеры колец и их количество следующих параметров: y0 - начальной концентрации субстрата, D - коэффициента диффузии m, m - скорости роста мицелия, F и g - скоростей образования продуктов метаболизма и поглощения субстрата, соответственно. Помимо этого сформулированы условия образования спор согласно модели, т.е. найдено явное выражение для функции f(y,m), зависящей, в том числе, и от температуры через параметры m =m(T) и y=y (T).