Изучение экологии,о моделях

Введение в методы изучения экологии

Если по уже изложенным причинам изучении экологии,экология должна изучать уровень экосистемы, то какими же методами следует воспользоваться, чтобы постичь эту многообразную и сложную форму организации? Мы начнем изучение с описания упрощенных версий, охватывающих только самые важные, основные свойства и функции. Так как в науке упрощенные версии реального мира называют моделями, надо определить здесь это понятие.

О моделях

Модель — это абстрактное описание того или иного явления реального мира, позволяющее делать предсказания относительно этого явления. В своей простейшей форме модель может быть словесной или графической (неформализован¬ной). Однако если мы хотим получить достаточно надежные количественные прогнозы, то модель должна быть статистической и строго математической (формализованной). Например, математическое выражение, описывающее изменения численности попу¬ляции насекомых и позволяющее предсказывать эту численность в любой момент времени, следует считать моделью, полезной с биологической точки зрения. А если рассматриваемую популя¬цию составляет вид-вредитель, то эта модель приобретает еще и экономическое значение.
Модели, созданные на ЭВМ, позволяют получать на выходе искомые характеристики при изменении параметров модели, добавлении новых или исключении старых. Иными словами, возможна «настройка» математической модели с помощью ЭВМ? позволяющая усовершенствовать ее, приблизив к реальному явлению. Наконец, модели очень полезны как средство интеграции всего того, что известно о моделируемой ситуации и, следовательно, для определения аспектов, нуждающихся в новых или уточненных исходных данных или же в новых теоретических подхо¬дах. Если модель не работает, т. е. плохо соответствует реальности, необходимые изменения или улучшения могут быть подсказаны ЭВМ. Если же оказывается, что модель точно имитирует действительность, то вы получаете неограниченные воз-можности для экспериментирования: в нее можно вводить новые факторы или возмущения, с тем чтобы выяснить их влияние на систему. Даже в случае не совсем точного соответствия модели реальному миру, что часто бывает на ранних стадиях ее разработки, модель все же остается крайне полезной для обучения и проведения исследовательских работ,поскольку она выделяет ключевые компоненты и взаимодействия, заслуживающие особого внимания.
Вопреки мнению многочисленных скептиков, с сомнением от-носящихся к моделированию сложной природы, можно утверждать, что информация даже об относительно небольшом числе не,ременных служит достаточной основой для построения эффектив-ных моделей, поскольку каждое явление в значительной степени управляется или контролируется ключевыми, эмерджентными или интегративными, факторами, о которых говорилось в разд. 2 и 3. Уатт, например., утверждает, что «для построения удовлетворительных математических моделей не нужно необъят-ного количества информации об огромном множестве переменг ?ных». Математические аспекты моделирования рассматриваются

жает углеводороды, a ft — окислы азота, два типа химических соединений, содержащихся в выхлопных газах автомобилей. Под действием движущей силы — энергии солнечного света Е — они реагируют между собой и дают смог Рз. В этом случае взаимо¬действие оказывает синергический, усиливающий эффект, так как Ръ более опасен для здоровья людей, чем Pi или Рг, действующие порознь.
энергию Е в пищу. В этом случае Ръ обозначает растительнояд¬ное животное, поедающее растения, а Рз — всеядное животное, которое может питаться либо растительноядными, либо растения¬ми. Тогда взаимодействие / может представлять несколько возможностей. Эта модель может быть «случайный» переключатель, если наблюдения в реальном мире показали, что всеядное животное Ръ питается Р\ и Рч без разбора в зависимости от их доступности. Или же / может иметь постоянное процентное значение, если обнаружено, что рацион Ръ состоит, скажем, на 80% из растительной и на 20% из животной пищи независимо от того, каковы запасы Р\ и Рг. Либо / может быть «сезонным» переключателем в том случае, если Ръ питается растениями в один сезон года и животными — в другой. Наконец может быть пороговым пере¬ключателем, если Ръ сильно предпочитает животную пищу и переключается на растения только тогда, когда уровень Рг падает ниже определенного порога модели.
Обобщенная модель системы с входом (Z) и выходом (У).
Состояние и поведение систем