1.6 Екологічна система

Під екологічною системою треба розуміти систему, конкретний зміст якої пов'язаний із відношеннями в галузі екології, тобто відношеннями живих організмів з їх середовищем перебування і, зокрема, в галузі взаємовідносин людини і довкілля. Такі екосистеми мають специфічні особливості, які обумовлюють їх властивості. Тому ставлячи перед собою завдання дати будь-який загальний виклад практичних прийомів побудови моделей екологічних систем, необхідно зазначити їх особливості, які багато в чому полегшують виконання цього завдання.

Так, екосистеми охоплюють своїми взаємозв'язками не лише природне середовище, але й соціальну та всі виробничі й інші галузі народного господарства. Тому об'єктами екосистем можуть бути будь-які елементи природного середовища, промисловості, транспорту, сільського господарства, адміністративного управління, культури, науки і т.п.

Якщо розглядати окремо будь-який елемент екосистеми, то неважко побачити певну особливість у його функціонуванні – зміна характеристик цього елемента веде до зміни характеристик усієї системи і в результаті цього до зміни її впливу на зовнішнє оточуюче середовище. У свою чергу, зміни зовнішнього середовища викликають зміни в екосистемі її внутрішнього стану.

Для того щоб задати систему, необхідно (і достатньо) здійснити (виконати) опис усіх її елементів і опис усіх її зв'язків взаємодії між цими елементами.

Оскільки характер функціонування системи залежить від умов оточуючого середовища, то одним із основних завдань дослідження є саме вивчення взаємозв'язків цієї системи з зовнішнім середовищем (крім випадків так званих автономних систем, які не залежать від оточуючого середовища).

Для простоти математичного опису зручно зовнішнє середовище зобразити у вигляді сукупності елементів (за аналогією елементів самої екосистеми) лише з тією різницею, що цілісної моделі поведінки цих елементів створювати немає потреби. Тому досить задати її лише в тій її частині, яка належить до формування відповідних дій (впливу) цього середовища на елементи екосистеми.

Використання уніфікованого математичного опису для елементів системи і об'єктів зовнішнього середовища, а також для взаємодії елементів системи між собою і з оточуючим середовищем допомагає спрощенню моделей. Крім цього, з'являються умови для створення єдиних прийомів і засобів дослідження екосистеми. Тому на перший план висувається потреба в розробленні уніфікованих моделей і типових математичних схем первинної формалізації об'єктів екосфери, елементів екосистем.

1.7 Системний аналіз екосистем

Розгляд досліджуваного об'єкта матеріального світу як системи, що складається із взаємодіючих елементів, побудова математичної моделі для нього і дослідження його властивостей методом моделювання становить сутність системного підходу.

Системний підхід має вирішальне значення в дослідженні операцій, системотехніці, у сфері проектування, створення автоматизованих систем управління (у т.ч. у природоохоронній діяльності), у кібернетиці, фізіології, біології (особливо молекулярній), хімії, економіці (особливо її математичній частині), в багатьох інших науках.

Широке застосування системний підхід знайшов в екології та в управлінні природокористуванням.

Сукупність методів і прийомів дослідження, які входять до арсеналу цього самостійного наукового напрямку, складають предмет системного аналізу.

Системний аналіз є методологічною базою моделювання систем. Він становить загальний раціональний підхід до вирішення складних еколого-економічних та інших проблем, а також забезпечує вибір бажаного шляху розвитку серед множини можливих альтернатив на основі комплексного вивчення структури системи, мети розвитку, умов розвитку і т.д.

Системний аналіз передбачає створення математичної моделі системи, що вивчається, визначення набору її цілей, керуючих дій і впливів, аналіз наслідків можливих рішень, оцінку чутливості результатів до змін припущень моделей і т.д.

Природні, економічні, а тим більше еколого-економічні системи включають у себе різноманітні процеси (біологічні, фізичні, хімічні, механічні, соціальні, економічні і т.д.).

Жорстко підходячи до моделювання екосистем, необхідно включати в модель усі її елементи без винятку – тільки в такому випадку можна сподіватися врахувати всі можливі реакції системи на зовнішній вплив. Оскільки це надзвичайно складно, а іноді й зовсім неможливо, то застосовують різні прийоми і способи для зниження кількості елементів та спрощення системи.

Одним із резервів соціально-економічного розвитку суспільства є комплексний підхід до розв'язання задач управління природокористуванням з використанням принципів системного аналізу. Реалізація цього підходу в межах досліджуваної проблеми вимагає програмованості і урахування ієрархічності та багатозначності зв'язків.

Виходячи з основних принципів системного аналізу, його застосування в сфері управління природокористуванням найбільш доцільне при розв'язанні комплексних проблем політики, стратегії та тактики управління, а також при вивченні еколого-економічних процесів суспільного розвитку, рівня забруднення довкілля, якості життєвого середовища і т.п.

Системний аналіз включає послідовність таких етапів:

- вивчення існуючої ситуації; визначення проблем, які необхідно вирішувати;

- визначення загальної мети системи в цілому та її елементів окремо;

- порівняння різних альтернативних шляхів досягнення поставленої мети;

- пошук та вибір оптимального шляху на базі науково розроблених критеріїв оцінки ефективності;

- побудова моделей залежності між елементами даної системи;

- дослідження кількісних і якісних відношень, її функціональних характеристик, ступеня взаємних дій і наслідків;

- постановка завдань щодо вдосконалення системи та визначення кількісних і якісних показників ефективності діяльності системи;

- прийняття управлінського рішення.