Предвидеть ответные реакции системы на действия конкретных факторов можно лишь через сложный анализ существующих количественных отношений и закономерностей. Поэтому в экологии широкое распространение получил метод математического моделирования как средство изучения и прогнозирования природных процессов.[ ...]
Одной из первых экологических моделей была модель Вольтерра-Лотки. В любом биоценозе происходит взаимодействие между всеми элементами: особи одного вида взаимодействуют с особями и своего вида, и других видов. Эти взаимодействия могут быть мирными, а могут иметь связь типа «хищник-жертва». Было замечено, что численность хищных рыб колеблется в обратной пропорции относительно колебаний численности мелких рыбешек, которые служат им пищей. Анализ этих колебаний позволил математику Вито Вольтерра (1860 - 1940) вывести необходимые уравнения. Если бы в биоценозе было только два вида (очень большое упрощение), то даже и в этом случае динамика численности каждого из видов сильно отличалась бы от картины их независимого существования.[ ...]
Первой моделью прогнозирования расхода ресурсов была модель Т. Мальтуса (1798), который исходил из геометрического роста численности населения и арифметического роста средств существования. Последующий опыт проиллюстрировал упрощенность и ошибочность этого подхода.[ ...]
Группа Д. Мероуза (1972) построила динамическую модель на базе пяти основных показателей: ускоряющаяся индустриализация, рост численности населения, увеличение числа недоедающих, истощение ресурсов, ухудшение окружающей среды. В модель заложен большой набор частных связей, в три раза больше, чем в модели Форрестера. Прогноз по модели Мероуза по различным вариантам показал, что вследствие исчерпания природных ресурсов и растущего загрязнения в середине XXI века произойдет мировая катастрофа. Единственным вариантом для ее исключения может быть стабилизация численности населения и увеличение объема промышленности, стимулирование капиталом развития сельского хозяйства.[ ...]
Модель М. Месаровича и Э. Пестеля (1974) отличается размерностью и детальностью связей. В ней содержится более ста тысяч уравнений, описывающих мировую систему как совокупность региональных систем. Авторы выделили наиболее крупные страны (Россия, Китай, Вьетнам и др.) и регионы (Северная Америка, Западная Европа, Северная Африка и др.), 10 групп населения, 5 категорий машин, 2 разновидности сельскохозяйственного производства, 19 разновидностей промышленного капитала, 5 видов капитала в энергетике. На базе этой модели авторы рассмотрели различные сценарии развития мировой системы.[ ...]
В Пенсильванском университете создана система совместного функционирования национальных моделей. Ее математическая часть состоит из более чем 20 тысяч уравнений.[ ...]
Группой экспертов ООН под руководством В. Леонтьева в конце 70-х годов разработана межрегиональная модель межотраслевого баланса мировой экономики.[ ...]
В конце тех же 70-х годов под руководством H.H. Моисеева была разработана математическая модель биосферы «ГЕЯ». Она состояла из двух взаимосвязанных систем. Первая описывала процессы, происходящие в атмосфере и океане. Вторая — круговорот веществ в природе. В ее основу положены такие локальные модели, как испарения с поверхности океана и конденсация воды в атмосфере, поглощение углекислоты морской водой, перенос энергии атмосферой, реакции фотосинтеза, отмирание растений, распределение биомассы на поверхности Земли и др. На базе модели «ГЕЯ» был выполнен расчет различных сценариев изменения климата на планете под воздействием ядерного взрыва, крупного пожара, извержения вулкана, создания крупного локального топливно-энергетического комплекса, изменения Горного ландшафта.[ ...]
В первой половине 80-х годов ученые различных стран создавали глобальные математические модели с целью прогнозирования последствий ядерной войны. Наиболее обширными были модель американского астронома К. Сагапа и модель «ГЕЯ». В значительной степени эти исследования стимулировали политические решения государств по сокращению ядерного вооружения.[ ...]
В настоящее время необходимы глобальные математические модели, в которые входили бы подсистемы взаимодействия между атмосферой и водой, атмосферой и поверхностью почвы, процессы в каждом из элементов окружающей среды, взаимодействие верхнего слоя атмосферы с космосом, механизмы саморегулирования в природе, влияние деятельности человека на окружающую среду. При значительном объеме возможностей подобная модель должна быть достаточно детальна для регионов Земли. На такой модели можно будет оценить крупные инженерные решения, деятельность городов, варианты гидросистем, размещение заводов и т.д.[ ...]
Вернуться к оглавлению