Если по уже изложенным причинам 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.[ ...]
Модель (по определению) — 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 (неформализованной). Однако если мы хотим получить достаточно надежные количественные прогнозы, то модель должна быть статистической и строго математической (формализованной). Например, математическое выражение, описывающее изменения численности популяции насекомых и позволяющее предсказывать эту численность в любой момент времени, следует считать моделью, полезной с биологической точки зрения. А если рассматриваемую популяцию 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 ЭВМ5 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 подходах. 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 возможности 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.[ ...]
ТШ:1.2. Блоковая схема, на которой показаны четыре основных компонента, ¿которые должны учитываться при моделировании экологических систем. Е — движущая сила; Р — свойства; Р — потоки; 1 — взаимодействие.[ ...]
Моделирование обычно начинают с построения схемы, или графической модели, часто представляющей собой блок-схему (рис. 1.2). На рис. 1.2 буквами Р и Р% обозначены два свойства, которые при взаимодействии (/) дают некое третье свойство Рз (или влияют на нро), когда система получает энергию от источника Е. Обозначены также 5 направлений потоков вещества и энергии (Р), из которых Р — вход, а Ре — выход для системы как целого. Таким образом, в работающей модели экологической ситуации имеется как минимум четыре ингредиента или компонента, а именно: 1) источник энергии или другая внешняя движущая сила; 2) свойства, которые системоаналитики называют переменными состояний; 3) направления потоков, связывающих свойства между собой и с действующими силами через потоки энергии и вещества; и 4) взаимодействия или функции взаимодействий там, где взаимодействуют между собой силы и свойства, изменяя, усиливая или контролируя перемещения веществ и энергии или создавая эмерджентные свойства.[ ...]
Состояние и поведение системы во времени зависит от взаимодействие внешних сигналов, поступающих на вход, с сигналами на выходе, образующими петлю обратной связи.[ ...]
Общая модель системы с внутренней петлей обратной связи показана на рис. 1.4. Два типа входных сигналов, внешний (2) и внутренний (%Х), действуют на рассматриваемую единицу, поддерживая ее состояние или через какое-то время переводя ее в новое состояние и производя новые сигналы на выходе. Теоретически эта внутренняя петля имеет тенденцию поддерживать организованное состояние, несмотря на нарушающие внешние воздействия.[ ...]
В последующих главах разделы, озаглавленные «Определения», являются, в сущности, «словесными моделями» рассматриваемых экологических принципов. Во многих случаях даются также графические модели, а в некоторых случаях включены и упрощенные математические выражения. Эта книга нацелена прежде всего на то, чтобы сформулировать принципы, объяснить упрощения и абстракции, к которым приходится сводить явления реального мира, чтобы научиться понимать ситуации и проблемы и справляться с ними или строить их математические модели.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Блоковая модель с петлей обратной связи (управляющей петлей), которая превращает линейную систему в частично замкнутую. |
 |