Качественный анализ и устойчивость динамики фотосинтеза в автотрофных системах

В работе исследуется нелинейная система обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающая фотосинтез в автотрофных системах. Выделена область, инвариантная относительно движения вдоль траектории системы при возрастании времени. В этой области установлено существование единственного стационарного решения и исследованы вопросы его устойчивости. В настоящее время в связи с экспоненциальным ростом численности населения, индустриальным прогрессом и, как следствие, увеличением общего загрязнения биосферы, исследование устойчивости растительных организмов к антропогенным загрязнениям приобретают важнейшее практическое и теоретическое значение. Вместе с тем стала чрезвычайно актуальной проблема качественного исследования процессов фотосинтеза. В задачах, связанных с фотосинтезом, большой интерес представляет определение законов функционирования системы, а также выбор методов математического и компьютерного моделирования. Фотосинтез является значимым процессом нашей планеты. Это процесс преобразования поглощенной энергии света в химическую энергию органических соединений — единственный процесс в биосфере, ведущий к увеличению энергии биосферы за счет внешнего источника — Солнца, обеспечивающего существование как растений, так и всех гетеротрофных организмов. Наиболее важными среди внешних факторов, влияющих на процессы фотосинтеза и фотодыхания, являются температура, фотосинтетически активная радиация, водный режим, режим минерального питания растения, а также содержание в окружающем пространстве углекислого газа и кислорода. В последние десятилетия наблюдается рост концентрации углекислого газа в атмосфере и изменение теплового режима в масштабах планеты. В связи с этим актуальной является задача прогнозирования изменения интенсивности фотосинтеза растений, обусловленного изменением концентрации атмосферного углекислого газа и температуры.