3. Особливості моделювання в екології

Моделювання є одним з головних засобів пізнання в екології. На цей час тут широко використовуються такі метоли, як:

— натурно-експериментальне моделювання;

— математичне (у тому числі числове) моделювання; системне моделювання.

Першими математичними моделями були роботи D. Вольтерра й Л. Лоткі: математична теорія динаміки популяцій, модель "хижак — жертва" (20-і — 30-і роки XX ст.). У 50-і роки Е. Кернер створює так звану "статистичну механіку біологічних асамблей" (для складних біоценозів з великим числом взаємодіючих нидів). Надалі у зв'язку з великими труднотами математизації складних біологічних і екологічних об'єктів були взяті на озброєння методи кібернетики (системне моделювання).

Основні фактори, що враховуються при екологічному моделюванні.

Основні фактори, що враховуються при моделюванні екологічних систем, можна підрозділити на такі дві групи:

а) фактори зовнішнього впливу:

— кліматичні зміни (температура, опали тощо);

— антропогенне втручання і таке ін.;

6) внутрішні фактори:

— конкуренція;

— паразитизм;

— хижацтво;

— захворюваність та її поширення;

— трофічні ланцюги.

При ньому потрібно враховувати, що вплив таких факторів характеризується наявністю:

— ефекту запізнення;

— кумулятивного ефекту;

— граничних ефектів.

Як правило, математичний опис впливу факторів зв'язаний і великою кількістю взаємозалежних змінних, зв'язаних між собою нелінійними співвідношеннями, що сильно ускладнює задачу і вимагає застосування ЕОМ.

Принципи екологічного моделювання.

При побудові моделей екологічних процесів застосовують наступні основні принципи.

1) Принцип системності.

Внаслідок пересиченості екосистем зв'язками екологічні об'єкти являють собою єдину систему. З цієї причини в екології виявилося необхідним злиття методів системного аналізу і математичного моделювання. Це призвело до створення інтегрального методу системного моделювання - вищого етапу в розвитку екологічного моделювання.

Принцип системності полягає в усвідомленні цілісності об'єктів світу, їхньої стійкості і взаємозв’язку зі зовнішнім світом тощо; інший аспект цього принципу — динамічна багатогранність, єдність якості її кількості, теорії та практики.

2) Принцип єдності структурності та ієрархічності.

Фундаментальна риса екосистем — наявність у них складних ієрархічних структур. Звідси випливає вимога єдності структурності й ієрархічності системних екологічних моделей Відповідно виникає проблема структурування моделі, тобто виділення істотних підсистем і елементів із сукупності всіх зв'язків і компоненті.

Звичайно систему організують найбільш залежні одне від одного елементи (підсистеми). Інші впливають на поводження системи слабко, а через їхню велику кількість — не узгоджено; отже їх можна розглядати як інтегровані зовнішні чи внутрішні фактори впливу.

3) Принцип багатомодельного опису.

Через динамізм і складність екологічних об'єктів, що виникають у результаті множинності мети антропогенного втручання, на сьогодні немає можливості побудови єдиної теорії сонціоекосистеми в класичному розумінні, тобто як дедуктивної моделі, з якої можна вивести всі можливі наслідки. Тому наука йде по шляху створення множинних взаємодоповнюючих моделей.

4) Принцип єдності формалізованою і неформалізованого опису.

Досвід перших глобальних моделей розвитку світової соціоекосистеми, побудованих за замовленням Римського клуба, показав: єдиного формалізованого (математичного) опису недостатньо для адекватного моделювання соціоекосистеми. Для цього необхідно враховувати неформальні факторії і доповнювати формалізований опис (з позицій Історичного, психологічного та ні. підходів) неформалізованим описом.

5) Принцип визнання фундаментальності екологічних процесів.

Екологічні пронеси неможливо звести до простої сукупності біологічних, фізичних, економічних процесів, оскільки всі вони тісно переплетені між собою. У цьому переплетенні виникають нові, екологічні закономірності. Звідси випливає самостійна значимість екологічних цінностей.

6) Принцип єдності теорії та практики.

Благополуччя соціоекосистеми, частиною якої є людина, має для неї найважливіше значення. Тому екологія є не тільки фундаментальною, але і прикладною наукою, що поєднує пізнання екологічних закономірностей із практичним їхнім застосуванням у повсякденній діяльності людини. Ця єдність виражається у вигляді принципу: "Не тільки дивися і думай — роби".

Значення моделювання в екології. За допомогою моделювання одержують можливість оцінювання потенційних наслідків застосування різних стратегій оперативного керування впливу на екосистему, користування природними ресурсами (біотичними й абіотичними), оптимізації екосистем. Моделювання дозволяє глибоко проникнути в сутність явищ, зрозуміти їхню справжню природу.

ЗАВДАННЯ: опрацювати питання для самоперевірки та законспектувати їх у зошит.