Нет твердых правил или критериев, которые определяли бы действия, необходимые при построении математической модели. В принципе любую математическую модель можно рассматривать как расширение, обобщение или частный случай любой другой модели. На практике при экологическом моделировании применяют по меньшей мере две четко-различающиеся стратегии. При построении блоковых моделей основное внимание обращают на количества энергии и веществ в отдельных «блоках» экосистемы. Приводившиеся в этой главе примеры, так же как и схемы, приводившиеся в гл. 3 и 4, основаны на этом подходе.[ ...]
Применение в экологии блоковых моделей описано Паттеном (1971) и ван Дайном (1969). Исследователей, применяющих этот подход, обычно интересует изучение общей динамики целой экосистемы как единицы, осуществляющей переработку энергии или круговорот питательных веществ. Экосистема рассматривается при этом как состоящая из отдельных блоков — отсеков или резервуаров энергии или питательных веществ. Предполагается, что сложные процессы, связанные с популяциями, образующими каждый резервуар, уравновешивают друг друга, в результате чего поведение резервуара в целом оказывается простым. Данные для блоковых моделей могут дать и экспериментальные работы, однако обычно их получают путем простого измерения величин блоков во времени. Для нахождения оценок параметров многократно решают уравнения, меняя параметры до тех пор, пока не будет достигнуто наилучшее соответствие данным об изменении величин во времени. Модель считается неудовлетворительной, если ее нельзя «подогнать» к имеющимся данным. Противники такого подхода считают, что это «ненаучно», так как в обычной экспериментальной науке стараются найти данные, которые бы опровергали, а не подтверждали предполагаемую зависимость. Для иллюстрации этого подхода на фиг. 134, А изображена простая модель, состоящая из шести блоков. В этой модели компонент первичных продуцентов степной экосистемы разбит на четыре единицы (листья живых растений, корни живых растений, мертвые растения на корню и опад) и связан с двумя энергетическими компонентами: фотосинтез на входе (Р) и дыхание (7?). На фиг. 134, Б приведены уравнения, описывающие взаимодействие каждого блока с другими в разное время года. Наконец, результат машинного моделирования показан на фиг. 134, В; здесь видно хорошее соответствие «предсказанных» изменений блоков «наблюденным». Другим примером служит модель потока энергии через экосистему, описанная в конце разд. 4 этой главы.[ ...]
Каждая кривая представляет биомассу (относительную) одного вида растений (приведены кривые для 5 видов злаков, 3 видов кустарников н 2 видов деревьев).[ ...]
Интересный вариант модели хищник—жертва содержится в недавней работ-е Холдинга (1969). Он рассматривает землевладельцев как «хищников», а землю — как «жертву»! Бесплановое, раздробленное развитие, которое пожирает случайным образом ландшафт, в данном варианте — точное соответствие самоуничтожению «незапрограммиро-ванным» хищником, истребляющим жертву без контроля обратной связи.[ ...]
Энергозависимая пропускная способность = (/гЛ — )/к В. Энергетическая схема примитивной системы в Уганде. Г. Энергетическая схема сельского хозяйства в Индии, где главным источником энергии служит свет, но поток энергии через скот н зерноаые регулируется человеком. Д. Энергетическая сеть высокомеханизированного сельского хозяйства. Высокие урожаи основаны на значительном вложении энергии путем использования ископаемого топлива, за счет которого выполняется работа, ранее производившаяся человеком и животными; при этом выпадает пищевая сеть животных и растений, которых приходилось «кормить» в двух предыдущих системах.[ ...]
Если система собрана в виде реальной электрической схемы, то можно, меняя поступление энергии на входе, определять поступление энергии в любую точку системы, например к человеку в конце пищевой цепи. Если упущено что-либо важное, то ответ будет отличаться от того, что происходит в реальной системе. В таком случае можно вводить в модель какие-либо дополнительные свойства или изменять схему, т. е. продолжать строить модель до тех пор, пока она не будет имитировать реальную систему.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Блоковая модель изменения биомассы в экосистеме степи (из ван Дайна, 1969). |
 |
| Крупномасштабная имитационная модель степной экосистемы (нз ван Дайна, 1969). |
 |
| Имитация растительной сукцессии, последовавшей за жестоким пожаром в окультуренной области, в которой не было крупных травоядных. |
 |
| Модель продукции растений и диких животных и ведения хозяйства на обширном участке, состоящем из лесов и пастбищ, на западе Северной Америки. |
|
| Пример аналоговой модели в виде электрической цепи (по Одуму, 1967 1967а). |
 |