Введение. 
Математические методы в биологии и экологии. 
Биофизическая динамика продукционных процессов. 
Часть 1

Продукционный процесс — это свойство живых систем производить биомассу, поглощая энергию света и неорганические вещества (для автотрофных систем) или используя органические вещества, перерабатывая биомассу других живых систем (гегеротрофы). Все системы, способные к продукционному процессу, являются автономными, т. е. обладают поведением, исходящим из внутренних законов системы. Продукционные системы также, естественно, зависят от свойств окружающей среды. В последние годы активно развиваются нелинейные математические модели и компьютерные методы, позволяющие описывать продукционные процессы в самых разных живых системах. Это позволяет говорить об общих биофизических закономерностях, присущих всем продукционным процессам в системах разной степени сложности, и об особенностях этих процессов в системах разной природы.

На разных уровнях живой материи продукционные процессы проявляют себя по-разному, однако их феноменологическое описание всегда включает рождение, рост, отбор, гибель организмов. Именно это обстоятельство позволяет применять сходный математический аппарат для описания проду кционных процессов у таких, казалось бы, удаленных друг от друга на лестнице уровней организации живой материи, как деление клеток организма и взаимодействие популяций в экосистеме.

Возможность описания различных продукционных процессов одинаковыми математическими соотношениями обусловлена тем, что с динамической точки зрения в реальных условиях рост и отбор организмов происходят по принципу «кинетического совершенства» (Шноль, 1979).

Преимущества математического анализа любых, в том числе и продукционных, процессов очевидны. Математическое моделирование не только помогает строго формализовать знания об объекте, но и в ряде случаев (при хорошей изученности объекта) оно может дать количественное описание процесса и предсказать его ход и эффективность. Это особенно важно для биологических систем, имеющих прикладное и промышленное значение, и в первую очередь для микробиологичеб ских систем, агробиоценозов, эксплуатируемых природных экосистем, в особенности водных.

В последние годы активно разрабатывается математический аппарат и компьютерные методы моделирования пространственно-временных закономерностей эволюции продукционных систем. Стало понятно, что не только локальные процессы определяют пространственную структуру системы, но и пространственные закономерности оказывают существенное влияние на локальную динамику. Изучению пространственно-временных закономерностей самоорганизации, их общности и различию в сложных продукционных системах разной природы уделено в книге особое место.

Авторы выражают глубокую благодарность специалистам в области математического моделирования биологических процессов: В. В. Алексееву, А. Д. Базыкину, Н. В. Белотелову, Ф. С. Березовской, Ю. И. Гильдерману, Б. Г. Заславскому, Ю. А. Домбровскому, С. П. Капице, Ю. Г. Кареву, Ю. Л. Климонтовичу, С. П. Курдюмову, А. П. Левичу, А. Д. Лобанову, Г. Г. Малинецкому, И. Г. Малкиной-Пых, А. М. Молчанову, В. П. Пасекову, Г. А. Полуэктову, К). А. Пыху, Н. Т. Рахимовой, Ю. М. Романовскому, Ю. М. Свирежеву, В. И. Селютину, Н. В. Степановой, К). И. Тютюнову, Д. С. Чернавскому, которые в разные годы оказали большое влияние на научные взгляды авторов, благодарят их за плодотворные научные обсуждения и ценные советы.

Авторы благодарят Анастасию Игоревну Лаврову за помощь в подготовке рисунков и компьютерный расчет динамики ряда рассмотренных в книге систем.

Авторы благодарны коллективу издательства «ИКИ» за верстку книги и подготовку рисунков.

Авторы благодарны директору Института компьютерных исследований А. В. Борисову и И. С. Мамаеву за плодотворное сотрудничество.