МАТЕМАТИКА И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

Учебное пособие «Менеджмент научных исследований в биологии» основано на компетентностном подходе и направлено на уровневую оценку навыков и умений работы с научными документами в профессиональной сфере, технологиями планирования и проектирования научно-исследовательской деятельности, а также представления результатов научно-исследовательской деятельности в устной и письменной формах с использованием основных технических средств поиска научно-биологической информации и работы с базами экспериментальных биологических данных.

В материалах конференции представлены работы, освещающие наиболее актуальные проблемы, характеризующих современное состояние черноземов. В сборнике представлены результаты работ по вопросам генезиса, географии и классификации черноземов, их физических, химических, биологических, агрохимических, экологических и других свойств, вопросам диагностики и оптимизации экологического состояния.

В учебном пособии изложены вопросы математических методов обработки гидрогеологических данных. Представлены типичные задачи и их решения.

В монографии рассматриваются процессы переноса под действием электрического поля в многокомпонентных химически и биологически активных сплошных средах. Построены математические модели процессов переноса, которые исследованы аналитическими, асимптотическими и численными методами.

При разработке данного пособия была поставлена задача – описать методику проведения ряда классических физиологических опытов на базе современной аппаратуры – автоматизированного рабочего места (АРМ) студента-физиолога, разработанного на кафедре физиологии человека и животных Южного федерального университета.

Настоящее учебное пособие предназначено в первую очередь для студентов первого курса инженерных специальностей физического факультета Южного федерального университета, но также может быть использовано студентами других естественно-научных факультетов. Его цель - помочь студентам овладеть навыками самостоятельной работы при изучении указанного курса. Оно содержит: лекционный материал по соответствующему модулю с примерами решения наиболее характерных задач.

В учебном пособии сформулированы основные задачи и содержание практики, требуемое организационно-методическое и техническое обеспечение для ее самостоятельного прохождения. Рассмотрена методика проведения тематических ботанических экскурсий и ведения дневника практики. Описаны методика и техника сбора и сушки растений, правила этикетажа, приемы изготовления гербария. Уделено внимание вопросам охраны растений. Даются методы анализа морфологической структуры растений, краткие сведения об их классификации и номенклатуре, структуре определителей и порядке определения растений. Рассмотрены правила и требования к оформлению результатов прохождения практики, указаны типичные погрешности и ошибки. Приведен список основных определителей и учебных пособий по полевой практике. В приложении дана краткая характеристика растительного покрова Ростовской области.

Пособие состоит из семи глав. В первой из них дается мера и интеграл Лебега на линейном множестве. Во второй излагаются основные понятия топологического пространства. В третьей рассматриваются свойства метрических пространств. В частности полнота и пополнение, принцип сжимающих отображений, компактность и предкомпактность. В четвертой главе рассматриваются свойства топологических линейных пространств, в частности нормированные и локально выпуклые пространства, гильбертовы пространства, ряды Фурье. В пятой и шестой главах рассматриваются пространства линейных операторов и функционалов, сопряженные пространства и операторы, спектр оператора. Последняя глава посвящена пространствам с мерой. Пособие содержит многочисленные примеры.

Пособие содержит необходимую информацию для подготовки и проведения лабораторных и семинарских занятий по общей и неорганической химии. Материал разбит на три модуля – «Общая химия», «Химия непереходных элементов» и «Химия переходных элементов», изучаемые соответственно в I, II и III семестрах. В рамках изучения дисциплины «Общая химия» студенты на практических занятиях знакомятся с основами атомно-молекулярного учения, химической термодинамики и кинетики, учением о химическом равновесии, обучаются азам химического эксперимента, решают расчетные задачи. Учебные дисциплины «Химия непереходных элементов» и «Химия переходных элементов» посвящены изучению химии s-, p- и d-элементов. Основной целью их освоения является формирование базового химического мировоззрения на основе изучения неорганической химии элементов и их соединений, взаимосвязи между природой химических веществ, их свойствами и реакционной способностью, а также приобретения навыков работы в химической лаборатории. Каждое семинарское занятие или лабораторная работа предваряется перечнем теоретических вопросов, которые необходимо изучить к данному практическому занятию, контрольными вопросами и заданиями, содержит подробное описание опытов с вопросами и расчетными заданиями к ним, а также необходимую справочную информацию.

Книга представляет собой учебное пособие по уравнениям математической физики. В первых шести главах рассматриваются основные типы уравнений с частными производными, их классификация, постановка краевых задач и методы их решения: характеристик (Даламбера), Римана, Фурье. В гл. 7–10 развивается подход, основанный на концепции обобщённого решения: строятся фундаментальные решения для операторов теплопроводности, Лапласа, волнового оператора и оператора Гельмгольца, а затем рассматриваются обобщённые задачи Коши для уравнения теплопроводности и волнового уравнения. Для решения краевых задач для уравнений эллиптического типа излагается метод потенциалов и метод функций Грина. В тексте разобрано большое количество примеров решения типовых задач, что позволяет изучать уравнения математической физики самостоятельно.

В монографии обобщаются результаты исследований разнообразных форм существования твердого углеродистого вещества – от тонкодисперсного рассеянного в терригенных толщах до сконцентрированного вплоть до залежей и скоплений графита, шунгита, угля. Рассматриваются структурное состояние и химический состав углеродистого вещества. Практическое значение для прогноза рудной минерализации имеют детально рассматриваемые минеральные парагенезисы углерода в различных типах минерализованных пород.

В обзоре рассмотрены последние достижения химии органических хемосенсоров, содержащих краун-эфирные группировки.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям подготовки «Радиотехника» и «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», а также для преподавателей, ведущих лабораторные и практические занятия по курсам «Теория колебаний» и «Введение в исследование колебательных систем».

Изложены основные вопросы комплексирования методов поисков, оценки, разведки нефтяных и газовых месторождений; концепции разработки типовых и рационального комплекса методов; методов прогнозирования нефтегазоносности в геологических условиях нефтегазоносных провинций различных типов.

В работе представлены результаты выполненной эколого-флористической классификация растительности степей бассейна Дона в пределах Ростовской области. Проведены сопоставления единиц растительности, полученные с использованием показателей активности видов ценофлор при различных классификационных подходах.

Научная литература, посвященная фундаментальным проблемам квантовой физики, новым квантовым эффектам и их приложениям, широко использует математический аппарат и теоретические методы, не изучаемые на должном уровне в стандартных курсах квантовой теории и недостаточно описанные в типовых учебниках. Данный учебник призван заполнить имеющийся пробел. Основное внимание в нем уделено не рассмотрению конкретных квантовых явлений, что легко найти в любом учебнике по квантовой механике, а подробному описанию физических основ квантовой механики, ее математического аппарата, необходимого для изучения современной литературы, методов использования этого аппарата для описания основных нерелятивистских микрообъектов и аксиоматики, устанавливающей связь между математическим аппаратом и характеристиками микрообъектов.

Данный учебник посвящен фундаментальным проблемам квантовой физики, новым квантовым эффектам и их приложениям, широко использует математический аппарат и теоретические методы, не изучаемые на должном уровне в стандартных курсах квантовой теории и недостаточно описанные в типовых учебниках. Основное внимание в нем уделено не рассмотрению конкретных квантовых явлений, что легко найти в любом учебнике по квантовой механике, а подробному описанию физических основ квантовой механики, ее математического аппарата, необходимого для изучения современной литературы, методов использования этого аппарата для описания основных нерелятивистских микрообъектов и аксиоматики, устанавливающей связь между математическим аппаратом и характеристиками микрообъектов.

Материал учебного пособия основан на лекциях, прочитанных автором в Южном федеральном университете по магистерской программе «Математическое образование» в рамках курса «История математики и математического образования в России». Учебное пособие содержит два модуля, в первом из которых изложена краткая история развития европейской математики XVII-начала XVIII вв.; второй модуль представляет собой биографический справочник выдающихся персоналий в области математики, создавших математику переменных величин. В приложениях представлены контрольно-измерительные материалы для входного и итогового контроля.

В диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук приведены результаты исследования источников поступления и процессов переноса радионуклидов в приземной атмосфере промышленных городов (на примере г. Ростова-на-Дону). Впервые на современном уровне осуществлен многолетний цикл мониторинга радиоактивности приземного слоя атмосферы крупного промышленного центра на основе систематического контроля гамма-излучающих радионуклидов в атмосферных аэрозолях и в выпадениях на земную поверхность. Установлены корреляции объемной активности 7Be с солнечной активностью (числами Вольфа) и с основными метеорологическими характеристиками для особых физико-географических и климатических условий г. Ростова-на-Дону. Диссертационная работа выполнена в рамках тематического плана НИИ физики при Южном Федеральном Университете.

В пособии рассматривается исследование нечетких систем управления в среде Matlab. Задания для выполнения лабораторных работ сопровождаются подробно рассмотренными примерами с многочисленными иллюстрациями. Также в пособии имеется ряд задач для самостоятельного решения, позволяющих студентам более подробно изучить процесс построения нечетких моделей систем.

В монографии дана оценка эффективности применения препаратов углеводородокисляющих бактерий «Дестройл», «Родер» и «Универсал» для биоремедиации загрязненных нефтью и нефтепродуктами почв, водоемов, донных отложений, вод оборотного цикла водоснабжения и промышленных сточных вод на юге России.

Учебное пособие предназначено для практического освоения языка FreeFem++, используемого для численного решения задач математической физики методом конечных элементов. Содержит подробные программные коды и большой набор задач.

В последнее время все большую актуальность приобретают инструментальные средства автоматизации процессов математического моделирования и анализа различных прикладных задач. Целью учебного пособия является предоставление необходимого учебного и программного материала, позволяющего приобрести базовые знания для работы с пакетами программ математического моделирования. Настоящее учебное пособие посвящено системному описанию математических процессоров компьютерного моделирования и их функциональных возможностей. Основное внимание уделено изложению средств, методов и технологий решения задач численного анализа и математического моделирования на основе процессора Maple V. Первый модуль настоящнго учебного пособия написан А.А. Бычковым и А.П. Корнюхиным, второй модуль разработали А.А. Золотарев и Л.И. Золотарева.

В решебнике изложены основные принципы решения задач по курсу «Генетика с основами селекции», раздел «Менделизм». Предложены различные типы задач на моногибридное, дигибридное и полигибридное скрещивания, дается краткая характеристика материальных основ наследственности и закономерностей наследования, установленных Г. Менделем. По каждой теме приводится достаточное количество примеров решения задач.

Монография посвящена развитию теории метода усреднения Крылова– Боголюбова для дифференциальных уравнений с высокочастотными слагаемыми, среди которых имеются пропорциональные положительным степеням частоты. Интерес к уравнениям с такой спецификой обусловлен прежде всего тем, что к ним относятся математические модели ряда физических явлений, в которых исследователями обнаружены важные высокочастотные эффекты. Здесь рассматриваются системы обыкновенных дифференциальных уравнений и уравнений в частных производных первого порядка. Решаются, в основном, следующие вопросы: для исходной задачи построение усредненной (предельной) задачи; обоснование метода усреднения (предельного перехода), включая для задач по всей оси изучение вопросов устойчивости и неустойчивости решений по Ляпунову; построение полных асимптотик решений и их обоснование.

Решебник содержит решения наиболее показательных задач динамики материальной точки. В каждом модуле кратко изложены основные теоретические положения. В приложение вынесены алгоритмы решения некоторых задач, реализованные в среде Maple 10.

Изложенный материал сформирован по результатам работ авторов, полученным в процессе проведения исследований по разным вопросам нелинейной акустики жидкостей и твердого тела, которые затрагивают проблемы акустической диагностики материалов и акустических измерений. Материалы опубликованы в периодической научной печати и дают представление о характерных этапах развития некоторых прикладных аспектов нелинейной акустики. Рассматриваемые вопросы представлены теоретическими моделями методов, методиками анализа и измерений, описанием инженерных решений. Разделы 1, 5, 6, 8, 9, введение и заключение подготовил Н.П. Заграй, содержание разделов 2, 3, 4 и 7 представлено А.М. Гавриловым.

Пособие создано на основе ранее опубликованных и многократно апробированных (в РГУ, РГАСХМ, ДГТУ, РГУПС, АЧГАА) пособий, активно использующихся в обучении студентов, специализирующихся по кафедре высшей математики и исследования операций. Необходимость обновления и переработки этих пособий определяется тем, что в магистратуру по указанной специальности могут прийти студенты, не слушавшие и не сдававшие эти курсы, пришедшие с других кафедр и даже других факультетов и вузов. Пособие представляет собой начальный, пропедевтический курс знакомства магистрантов с проблемами финансовой математики, поэтому оно посвящено «статике» вопроса, детерминированным моделям (детерминированным эквивалентам стохастических задач, рассматриваемых в дальнейших разделах курса. подготовки магистров).

Вырубка леса вызывает преобразование экосистем известняковых массивов Западного Кавказа. Изменяется флора и растительность физические и биологические свойства почв. Уровень деградации зависит от степени антропогенного нарушения почвенного покрова. Снижение содержания гумуса на участках с сильным уровнем антропогенного воздействия вследствие эрозии составляет более 80% по сравнению с контролем. Биологические свойства почв на участках со средним, сильным и очень сильным уровнем нарушением почвенного покрова в первые годы после сведения леса не восстанавливаются.

В учебнике представлен цикл лекций ведущих ученых химического факультета и НИИ физической и органической химии Южного федерального университета, освещающих важнейшие направления и перспективы развития современной фундаментальной и прикладной химической науки и их связь с исследованиями, проводимыми в институте и на кафедрах ЮФУ.

Дисциплина «Геоэкология» знакомит студентов с основами научного знания в области взаимодействия естественных и общественных процессов и явлений в пределах экосферы, с деятельностью человека как существенного фактора преобразования окружающей среды.

Пособие посвящено одному из новых быстроразвивающихся направлений геофизических исследований скважин в процессе бурения. Геолого- технологические исследования (ГТИ ) включают измерения технологических параметров процесса бурения: скорость проходки, нагрузку на забой, скорость вращения ротора, давление в манифольде, параметры промывочной жидкости, а также экспрессные анализы керна пород и шлама. Особое место занимает изучение газоносности разреза скважины. ГТИ позволяют оперативно решать задачи по контролю и оптимизации процесса бурения, прогнозу предаварийных ситуаций, предупреждать непроизвольные выбросы газа, строить литологический разрез, выявлять пласты-коллекторы и оценивать их промышленную значимость.

В пособии на современном уровне рассматриваются элементарные процессы в газоразрядной плазме и её параметры, свойства разрядов различных типов, их устойчивость. Особое внимание уделяется качественной стороне явлений. Кратко рассмотрены важнейшие приложения современной физики газового разряда: процессы в газоразрядных лазерах, газоразрядных источниках света, в том числе люминесцентных, газоразрядных плазменных индикаторных панелях и др. Пособие призвано помочь студенту в освоении теоретического материала лекционного курса «Газовый разряд в фотонике и оптоинформатике», а также в самостоятельной работе по решению задач.

Установлены закономерности воздействия сочетанного загрязнения на биологические свойства почв юга России, такие как обилие различных экологических групп почвенных бактерий и микромицетов, почвенная микробная биомасса, ферментативная активность, фитотоксичность почв. Исследованы изменения свойств почв в зависимости от природы загрязняющих веществ (свинец, нефть), их концентрации в почве, уровня и частоты воздействия электромагнитных. Определен вклад каждого из факторов в изменение биологических свойств почвы.

В монографии дана оценка ферментативной активности черноземов Юга России и ее изменение при длительном использовании почв под пашню. Проведено рассмотрение показателей активности ферментов с точки зрения их применимости для оценки состояния пахотных почв и процессов их восстановления после выведения из сельскохозяйственного производства.

Монография посвящена исследованию процессов переувлажнения и глееобразования и их влиянию на эколого-биологические свойства почв юга России в модельных экспериментах. При усилении степени гидроморфизма под влиянием анаэробной гетеротрофной микрофлоры происходят деградационные изменения, ведущие к кардинальному изменению почвы как среды обитания. Проведены исследования влияния переувлажнения и глеевого процесса на биологические показатели чернозема обыкновенного и коричневой почвы в условиях лабораторного моделирования при застойном и застойно-промывном водном режиме.

В работе изучено влияние климатических факторов на биологическую активность почв юга России. Рассчитаны климатические индексы и коэффициенты для разных регионов исследуемой территории. Определены наиболее зависимые от гидротермических условий показатели биологической активности и степень их зависимости от климата. Спрогнозировано состояние биологической активности почв при изменении климата.

В монографии впервые проанализирована связь содержания тяжелых металлов (ТМ) и биологической активности почв в городах Ростовской области. Дана сравнительная оценка содержания ТМ в почвах крупных городов Ростовской области. Проведена сравнительная оценка содержания ТМ в почвах разных функциональных зон городов: автомобильных развязок, промышленных и парковых зон. Выявлены приоритетные элементы-загрязнители почв городов Ростовской области. Установлены закономерности влияния загрязнения ТМ на биологические свойства почв городов Ростовской области. Дана оценка степени информативности биологических показателей и возможности их использования для мониторинга состояния городских почв, загрязненных ТМ.

В монографии дана оценка последствий загрязнения чернозема антибиотиками. Установлены закономерности воздействия антибиотиков на биологические свойства чернозема. Показана степень их изменения биологических свойств чернозема в зависимости от природы антибиотика, его концентрации и продолжительности воздействия. Показана корректность переноса результатов, полученных в лаборатории, непосредственно в полевые условия.

Изучены изменения почвенно-растительного покрова и биологических свойств черноземов, обыкновенных в естественном сукцессионном ряду разновозрастных залежей Ростовской области. Прослежены изменения фауны, растительности, биологических, физических и физико-химических свойств почв в зависимости от срока нахождения почв в залежи. Биологическими индикаторами восстановления степей может служить активность инвертазы, дегидрогеназы и содержание гумуса.

В работе обсуждается широкий круг взаимосвязанных вопросов, в числе которых строение атомов, квантовая механика, химическая связь, строение и свойства молекулярных и других веществ, понятия и определения химии, методология решения химических задач, моделирование фазовых систем. Учебник рассчитан на студентов, начинающих изучать химию в высшей школе, и подготовлен в необычной для традиционных учебников, увлекательной форме с целью не только научить, но и приобщить читателя к научному творчеству. Помимо студентов, работа может быть полезна преподавателям химии средних школ, школьникам и абитуриентам в качестве ориентира постшкольного изучения химии. А с учетом его нетрадиционного стиля и методологической направленности может заинтересовать других читателей, как изложение захватывающих перипетий становления химической науки и опыта решения ее задач.

Решение проблем безопасности в современном мире невозможно без знания центрального объекта защиты – человека. Для будущих специалистов в области техносферной безопасности в ходе изучения учебной дисциплины «Медико-биологические основы безопасности» актуальным является ознакомиться со строением и работой центральной нервной системы. Учебное пособие подготовлено в соответствии с ФГОС высшего образования третьего поколения для студентов бакалавриата направления 200301 «Техносферная безопасность» и отражает последние научные достижения в области анатомии центральной нервной системы. Учебное пособие также окажется полезным для всех студентов, в учебные планы которых входят дисциплины по анатомии и физиологии человека, для углубленного изучения отдельных тем.

В пособии дается описание лабораторных работ практикума по физическим основам вакуумной техники, при выполнении которого студенты знакомятся с кинетикой различных молекулярных процессов в вакууме, с основными принципами получения и измерения малых давлений, а также основными принципами вакуумной тонкопленочной технологии.

В монографии рассмотрены вопросы реализации основных положений Болонской декларации в вузах России. Проанализирована роль и место учебника в кредитно-модульной системе организации учебного процесса и требования к современному учебнику по математике.

В монографии представлена теория бифуркации рождения цикла в динамических системах с конечными и с непрерывными группами симметрии, которые наиболее часто встречаются в задачах математической физики. Особенность и новизна изложения материала состоит в том, что теория строится так, чтобы ее было удобно применить к исследованию задач гидродинамики, она приводит к явным выражениям для асимптотик ответвившихся режимов и для величин, определяющих их характер и устойчивость. Приводится также применение теории к задаче о возникновении автоколебаний в вертикальном слое жидкости.

Биоэнергетика — один из центральных разделов биофизики и биохимии. В предлагаемом учебном пособии сжато и четко изложены как фундаментальные основы биоэнергетических процессов, лежащих в основе всех жизненных функций клеток и организмов, так и современное состояние этой проблемы с учетом последних достижений текущего десятилетия. Особое внимание уделено молекулярным механизмам биологического окисления и фотосинтеза.

В работе представлены результаты исследования влияния загрязнения тяжелыми металлами и нефтью на основные почвы Черноморского побережья Краснодарского края. Установлены закономерности изменения биологических свойств почв под воздействием химического загрязнения. Проведена сравнительная оценка устойчивости к загрязнению тяжелыми металлами и нефтью чернозема южного, коричневой типичной, коричневой выщелоченной, коричневой карбонатной, бурой лесной кислой, бурой лесной оподзоленной, дерново-карбонатной типичной, дерново-карбонатной выщелоченной, желтозема. Предложены количественные ориентиры для разработки региональных нормативов предельно допустимого содержания нефти, хрома, свинца, меди и никеля в основных почвах Причерноморья.

В монографии приводится аннотированный список древесных растений, рекомендуемый для целей зеленого строительства в Ростовской области. Применительно к региональным условиям указаны габитуальные и морфологические характеристики, основные эколого-биологические свойства, особенности культуры, сфера использования.

Учебное пособие «Vocabularium» (словарь-справочник) предназначено для студентов, изучающих смежные предметы: химию природных соединений, биоорганическую химию, биофизическую химию, химию питания и комплекс фармакологических дисциплин. Ориентируясь на широкий круг интересов читателей, автор использовал общеупотребительные термины, встречающиеся в текстах книг указанных направлений. Определения и толкования брались из различных источников, опубликованных в различное время, перефразировка предпринималась лишь в целях большей полноты и ясности определения. Объемы информации неодинаковы, как и емкость определений, тем не менее фразеология поясняющего текста в книге находится в строгом соответствии со сложившимися в науке устойчивыми оборотами речи.

Курс обучения работе в пакете аналитических вычислений Maple состоит из девяти лабораторных работ, рассчитанных в среднем на два занятия (две «пары») каждая. Материал каждой главы представлен так, чтобы облегчить поиск команд/конструкций языка или затронутых тем по физике/математике без подробного просмотра всей темы. В главе «Принципы устройства Maple. Отладка» собраны основные сведения о принципах устройства, работы и символах Maple, кратко рассказано об отладке программ, о наиболее часто встречающихся ошибках и о том, как от них избавляться. Для облегчения работы с английской справочной системой приведены английские эквиваленты русских терминов либо их перевод. В Приложении даны рекомендации по методике прохождения учебного материала и примеры составления учебного плана всего курса: распределение тем в семестре, перечень заданий и примерные сроки их выполнения.