© ФОНД НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
«XXI ВЕК»
БИОСФЕРА
МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЙ НАУЧНЫЙ И ПРИКЛАДНОЙ ЖУРНАЛ
ПО ПРОБЛЕМАМ ПОЗНАНИЯ И СОХРАНЕНИЯ БИОСФЕРЫ
И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЕЕ РЕСУРСОВ
Том 6
№ 2
Санкт-Петербург
2014
BIOSPHERE
INTERDISCIPLINARY JOURNAL OF BASIC AND APPLIED SCIENCES
DEDICATED TO COMPREHENSION AND PROTECTION OF THE BIOSPHERE
AND TO USAGE OF RESOURCES THEREOF
Saint Petersburg
2014
Vol. 6
No. 2
Стр.1
Редакционная коллегия
Президент Фонда научных исследований «XXI век»: а.и. новиков
Э.и. Слепян
а.г. голубев
Главный редактор:
Заместитель главного редактора:
(Санкт-Петербург)
(Санкт-Петербург)
(Санкт-Петербург)
Российское представительство в редакционной коллегии
В.Н. Большаков (Екатеринбург)
Г.Г. Онищенко (Москва)
Почетные члены редакционной коллегии
T.г. авдеева (Москва)
а.В. адрианов (Владивосток)
С.М. алексеев (Москва)
В.Р. Болов (Москва)
л.я. Боркин (Санкт-Петербург)
Ю.С. Васильев (Санкт-Петербург)
Э.М. галимов (Москва)
В.и. данилов-данильян (Москва)
Ю.Ю. дгебуадзе (Москва)
В.а. драгавцев (Санкт-Петербург)
г.В. Жижин (Санкт-Петербург)
М.Ч. Залиханов (Москва)
и.а. Захаров-гезехус (Москва)
л.а. ильин (Москва)
а.С. исаев (Москва)
г.а. исаченко (Санкт-Петербург)
л.н. карлин (Санкт-Петербург)
а.и. кривченко (Санкт-Петербург)
л.а. кудерский (Санкт-Петербург)
а.П. кудрявцев (Москва)
Ю.к. новожилов (Санкт-Петербург)
н.н. Марфенин (Москва)
В.и. осипов (Москва)
г.В. осипов (Москва)
к.М. Петров (Санкт-Петербург)
Ю.а. Рахманин (Москва)
В. Реген (Санкт-Петербург)
г.С. Розенберг (Тольятти)
Р.Б. Рыбаков (Москва)
В.Б. Сапунов (Санкт-Петербург)
а.В. Селиховкин (Санкт-Петербург)
г.а. Софронов (Санкт-Петербург)
С.а. Степанов (Москва)
М.д. Уфимцева (Санкт-Петербург)
М.а. Федонкин (Москва)
М.П. Федоров (Санкт-Петербург)
М.В. Флинт (Москва)
а.и. Фокин (Москва)
В.Т. ярмишко (Санкт-Петербург)
Международный редакционный совет
и. алитало (Финляндия)
я. Бадридзе (Грузия)
д. Беккулова (Киргизия)
о. Брейдбах (Германия)
Р. гаглоев (Южная Осетия)
Ф. гаджи-заде (Азербайджан)
Ю. канн (Эстония)
а. карабанов (Белоруссия)
М. клявинш (Латвия)
В. контримавичус (Литва)
а. Мелдебеков (Казахстан)
З. Миквабия (Абхазия)
я. олексин (Польша)
а. Петков (США)
а. Рафиков (Узбекистан)
Э. Рохинсон (США)
а. Сагателян (Армения)
С. Сатторов (Таджикистан)
Ф. Фурдуй (Молдавия)
о. Чертов (Германия)
В. Чехун (Украина)
П. Эсенов (Туркменистан)
Верстка: Т.А. Слащева
Корректор: Н.А. Натарова
Администратор сайта: Е.А. Руденко
Логотип: О.Г. Бурова
Адрес редакции: 197110, Санкт-Петербург, Большая Разночинная ул., д. 28; Тел./факс: (812) 415-41-61;
Эл. почта: biosphaera@21mm.ru;
Электронная версия: http://www.biosphere21century.ru (ISSN 2077-1460)
Издание журнала «БИОСФЕРА» осуществляется при финансовой поддержке Правительства Санкт-Петербурга.
Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций: ПИ № ФС77-32791 от 08 августа 2008 г.
II
Стр.2
EDITORIAL BOARD
President of XXI Century Research Foundation
Editor-in-Chief
Deputy Editor-in-Chief
A.I. Novikov
E.I. Slepyan
A.G. Golubev
(Saint-Petersburg)
(Saint-Petersburg)
(Saint-Petersburg)
RUSSIAN REPRESENTATION
V.N. Bolshakov (Yekaterinburg)
G.G. Onischenko (Moscow)
Honorary Members of the Editorial Board
T.G. Avdeyeva (Moscow)
A.V. Adrianov (Vladivostok)
S.M. Alexeyev (Moscow)
V.R. Bolov (Moscow)
L.Ya. Borkin (Saint-Petersburg)
Yu.S.Vasiliyev (Saint-Petersburg)
E.M. Galimov (Moscow)
V.I. Danilov-Daniliyan (Moscow)
Yu.Yu. Dgebuadze (Moscow)
V.A. Dragavtsev (Saint-Petersburg)
G.V. Zhizhin (Saint-Petersburg)
M.Ch. Zalikhanov (Moscow)
I.A. Zakharov-Gezehus (Moscow)
L.A. Ylyin (Moscow)
A.S. Isayev (Moscow)
G.A. Isachenko (Saint-Petersburg)
L.N. Karlin (Saint-Petersburg)
A.I. Krivchenko (Saint-Petersburg)
L.A. Kuderskiy (Saint-Petersburg)
A.P. Kudriavtsev (Moscow)
Yu. K. Novozhilov (Saint-Petersburg)
N.N. Marfenin (Moscow)
V.I. Osipov (Moscow)
G.V. Osipov (Moscow)
K.M. Petrov (Saint-Petersburg)
Yu. A. Rakhmanin (Moscow)
V. Regen (Saint-Petersburg)
G.S. Rosenberg (Togliatti)
R.B. Rybakov (Moscow)
V.B. Sapunov (Saint-Petersburg)
A.V. Selikhovkin (Saint-Petersburg)
G.A. Sofronov (Saint-Petersburg)
S.A. Stepanov (Moscow)
M.D. Ufimtseva (Saint-Petersburg)
M.A. Fedonkin (Moscow)
M.P. Fedorov (Saint-Petersburg)
M.V. Flint (Moscow)
A.I. Fokin (Moscow)
V.T. Yarmishko (Saint-Petersburg)
FOREIGN REPRESENTATION
I. Alitalo (Finland)
Ya. Badridze (Georgia)
D. Bekkulova (Kyrgyzstan)
O. Breidbach (Germany)
R. Gagloev (South Ossetia)
F. Gadzhi-zade (Azerbaijan)
U. Kann (Estonia)
A. Karabanov (Belarus)
M. Klavinsh (Latvia)
V. Kontrimavichus (Lithuania)
A. Meldybekov (Kazakhstan)
Z. Mikvabiya (Abkhazia)
J. Oleksyn (Poland)
A. Petkov (USA)
A. Rafikov (Uzbekistan)
E. Rokhinson (USA)
A. Sagatelian (Armenia)
S. Sattorov (Tadjikistan)
F. Furduy (Moldova)
O. Chertov (Germany)
V. Chekhun (Ukrain)
P. Esenov (Turkmenistan)
Layout: T.A. Slascheva
Proofreading: N.A. Natarova
WWW site administrator: E.A. Rudenko
Logotype: O.G. Burova
Address: 28 Bolshaya Raznochinnaya, 197110, Saint Petersburg, Russia;
Phone/fax: +7(812)415-41-61; E-mail: biosphaera@21mm.ru;
Online version: http://www.biosphere21century.ru (ISSN 2077-1460)
Sponsored by Saint-Petersburg Administration.
Registered by RF Federal Service for Communication and Mass Media Surveillance on 08 August 2008 as PI No FS77-32791
III
Стр.3
иЗМенения В РедакционноМ коллекТиВе
ЖУРнала «БиоСФеРа»
В 2014 г. в составе редакционной коллегии журнала «Биосфера» произошли следующие изменения:
Согласие стать почетными членами редколлегии дали:
– академик РАН Владимир николаевич Большаков (Екатеринбург)
– академик РАМН геннадий григориевич онищенко (Москва)
Официальным представителем Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова
в редакционной коллегии стал:
– николай николевич Марфенин – доктор биологических наук, профессор кафедры зоологии беспозвоночных
биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.
В.Н. Большаков
Н.Н. Марфенин
Г.Г. Онищенко
В состав международного редакционного совета вошли:
ясон Бадридзе (Тбилиси, грузия) – доктор биологических наук, профессор Университета им. Ильи.
олег Чертов (Бинген-ам-Рейн, германия) – профессор Университета прикладных наук (Fachhochschule
Bingen)
Элла Рохинсон (Принстон, Нью-Джерси, СШа)
Михил голубовский (Беркли, Калифорния, СШа)
Я. Бадридзе
М. Голубовский
Э. Рохинсон
О. Чертов
IV
Междисциплинарный научный и прикладной журнал «Áèîñôåðà», 2014, ò. 6, ¹ 2
Стр.4
Изменения в редакционном коллективе журнала
Биосфера
СОДЕРЖАНИЕ
ТЕОРИЯ
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПОЛЁТА СТАДНОЙ САРАНЧИ
Г.В. Жижин
ПРАКТИКА
ТРАНСГРАНИЧНЫЕ ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ И ВОДОСБОРЫ
РОССИИ: ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ РЕШЕНИЯ
Г.Т. Фрумин, Л.А. Тимофеева
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО
ПОКРОВА НА НОВЫХ ВИДАХ ОРГАНОГЕННЫХ СУБСТРАТОВ
ПРИ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЛИГОНА ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ
ОТХОДОВ
Т.Е. Теплякова, Д.М. Малюхин, Л.Г. Бакина
ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ БИОСФЕРЫ –
ЗАДАЧА ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ
С.Д. Митягин
МЕТОДОЛОГИЯ И ПОКАЗАТЕЛИ САНИТАРНОМИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО
КОНТРОЛЯ БЕЗОПАСНОСТИ
ПОЧВЫ (аналитический обзор)
М.С. Соколов, Д.М. Соколов, С.Н. Тымчук,
В.Е. Ларин
ПРИРОДА
ЭТАПЫ И ПРИНЦИПЫ ЭВОЛЮЦИИ ВОДНО-СОЛЕВЫХ
ОТНОШЕНИЙ ОРГАНИЗМОВ
В.В. Хлебович
РТУТЬ В РЫБАХ. БИОХИМИЧЕСКАЯ ИНДИКАЦИЯ
Н.Н. Немова, Л.А. Лысенко, О.В. Мещерякова,
В.Т. Комов
РАЗНООБРАЗИЕ ПОЧВ УРБАНИЗИРОВАННОГО ЛАНДШАФТА
Ю.Г. Тютюнник
РЕЦЕНЗИИ И ДИСКУССИИ
Е.А. Волкова, Г.Г. Исаченко
Рецензия на книгу
Петров К.М., Терехина Н.В.
«РАСТИТЕЛЬНОСТЬ РОССИИ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ СТРАН»
В.Б. Косевич
Рецензия на книгу
Фитч У.Т. «ЭВОЛЮЦИЯ ЯЗЫКА»
Пер. с англ. Е.Н. Панова.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Сведения об авторах
.....i.....
Журнал «Биосфера»
Входит в Перечень российских рецензируемых научных журналов,
в которых должны быть опубликованы основные научные результаты
диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук
....196....
....201....
.....170.....
.....176.....
.....187.....
.....118.....
.....134.....
.....146.....
.....158.....
.....IV.....
.....V.....
.....112.....
Changes in the Editorial Board of the journal Biosfera
CONTENTS
THEORY
A MATHEMATICAL MODEL OF LOCUST SWARM FLIGHT
G.V. Zhizhin
PRACTICE
TRANSFRONTIER WATER BODIES AND BASINS IN RUSSIA:
PROBLEMS AND APPROACHES TO THEIR SOLUTION
G.T. Frumin, L.A. Timofeyeva
VEGETATIONAL COVER FORMATION ON NOVEL TYPES OF
ORGANIC SUBSTRATES UPON RECULTIVATION OF SOLID
DOMESTIC WASTE LANDFILL
T.Ye. Teplyakova, D.M. Maliukhin, L.G. Bakina
ENSURING OF BIOSPHERIC STABILITY AS AN OBJECTIVE OF
TERRITORIAL PLANNING
S.D. Mityagin
M.S. Sokolov, D.M. Sokolov, S.N. Tymchuk, V.E. Larin
NATURE
MILESTONES AND PRINCIPLES OF THE EVOLUTION OF
WATER-SALT RELATIONSHIPS OF LIVING ORGANISMS
V.V Khlebovich
N.N. Nemova, L.A. Lysenko, O.V. Meshcheryakova,
V.T. Komov
MERCURY IN FISH: BIOCHEMICAL INDICATION
SOIL VARIABILITY IN AN URBANIZED LANDSCAPE
Yu.G. Tyutyunnik
VIEWS AND REVIEWS
Petrov K.M, Terekhina N.V.
Ye.A. Volkova, G.G. Isachenko
Book review
“FLORA OF RUSSIA AND NEIGHBORING COUNTRIES”
Fitch W.T. «THE EVOLUTION OF LANGUAGE»
Translated into Russian by Ye.N. Panov.
V.B. Kosevich
Book review
APPENDICES
Author references
METHODOLOGY AND PARAMETERS USED IN SANITARY
MICROBIOLOGICAL CONTROL OF SOILS SAFETY
(analytical review)
Междисциплинарный научный и прикладной журнал «Áèîñôåðà», 2014, ò. 6, ¹ 2
V
Стр.5
ТЕОРИЯ
УДК 595.7
© 2014: Г.В. Жижин; ФНИ «XXI век»
МаТеМаТиЧеСкая МоделЬ ПолеТа
СТадноЙ СаРанЧи
г.В. Жижин
институт химии силикатов Ран, Санкт-Петербург, Россия
Эл. почта: genzhizhin@gmail.com
Статья поступила в редакцию 05.11.2013; принята к печати 15.05.2014
Построена математическая модель полета стадной саранчи, качественно исследована соответствующая система дифференциальных
уравнений и найдено решение, отвечающее режиму полета стадной саранчи. Получено приближенное аналитическое решение, проведены
численные исследования. Показано, что найденное решение представляет собой уединенную популяционную волну, в которой профиль
концентрации особей саранчи имеет вид солитона, а профиль концентрации кормовой базы – затухающей нелинейной волны. Получены
простые приближенные аналитические выражения для расчета скорости распространения уединенной популяционной волны саранчи
и ее характерной протяженности.
Ключевые слова: популяция, саранча, волна, скорость, солитон.
A mAThemATIcAl model of locuST SwArm flIghT
g.V. Zhizhin
I. V. grebenshchikov Institute of Silicate chemistry of the russian Academy of Sciences, Saint Petersburg,
russia
E-mail: genzhizhin@gmail.com
A mathematical model of locust swarm flight is developed. Its differential equations are studied qualitatively to find a solution relevant to
swarm flight mode. An analytical approximation is found and numerically evaluated. The solution corresponds to a solitary wave where
locust density profile is consistent with that it represents a soliton, whereas nutritive base profile is found to be consistent with a damped
nonlinear wave. Simple approximate solutions for calculating solitary wave velocity and characteristic length are obtained.
Keywords: population, locusts, solitary wave, soliton, wave velocity
Введение
Саранча наносит громадный вред растительности
во многих районах земли. В России ближайшее по
времени большое нашествие саранчи было в 2010 г.
на Северном Кавказе.
Описанию массовых размножений саранчи и миграции
ее стай посвящено много работ (см., например
[2, 13, 16–18]). Известный энтомолог Б.П. Уваров
в 20-х гг. прошлого столетия показал (см. [1]), что
для саранчевых характерно явление так называемой
фазовой изменчивости: в зависимости от плотности
группы и концентрации продуктов питания образуются
либо одиночные формы, либо стадные формы
личинок. Одиночная форма личинок образуется, когда
имеется достаточно корма. Для этой формы характерны
неброская окраска и спокойное поведение.
При недостатке корма и большой скученности образуется
стадная форма саранчи. Для этой формы характерны
яркая раскраска, большая подвижность и
агрессивность.
Процессы, обусловливающие динамику численности
любых насекомых, связаны с взаимодействиями
двух царств живых организмов: растений и животных.
Внешние воздействия – абиотические, биотические
и антропогенные – многогранны, а ответные
реакции биогеоценозов трудно предвидеть, что требует
привлечения математических подходов для их
описания и анализа. Имеющиеся работы по математическому
описанию поведения насекомых [8–11,
19–21] включают вопросы математического описа112
ния
распространения популяций саранчи по территории.
Например, в [21] рассматривается модель перехода
саранчи в активную фазу, в [19] принимается,
что миграция саранчи полностью определяется потоками
воздуха, в [20] строится ползущая модель миграции
саранчи.
В данной работе строится математическая модель
полета стадной саранчи на большие расстояния при
удалении саранчи от поверхности земли на расстояния,
значительно превышающие размеры особей насекомых,
так как это, пожалуй, самый опасный для
окружающей среды вариант распространения саранчи
по пространству. Такому режиму не соответствует
ползущая модель распространения саранчи, предложенная
в [20]. Модель [19], рассматривающая саранчу
на стадии полета как инертные частицы пыли
в потоке воздуха, противоречит установившимся
представлениям об агрессивности и высокой подвижности
стадной саранчи.
Следуя концепции С.С. Четверикова [16], будем
рассматривать процесс распространения саранчи как
распространение живого вещества в пространстве в
виде «волн жизни». Тогда для описания полета стаи
саранчи могут быть применимы параболические системы
дифференциальных уравнений, так как только
они описывают распространение нелинейных волн
по пространству в различных возбудимых средах [3,
5–8, 12, 15].
Следует отметить, что при решении систем параболических
уравнений, описывающих распространеÌåæäèñöèïëèíàðíûé
научный и прикладной журнал «Áèîñôåðà», 2014, ò. 6, ¹ 2
Стр.6