Название: Экология - Степановский А.С.

Жанр: Экология

Рейтинг:

Просмотров: 2289

2. Разрабатывается математическая теория, описывающая изучаемые процессы с необходимой деятельностью. На ее основе строится модель в виде абстрактных взаимодействий. Установленные законы должны быть облечены в точную математическую форму. Конкретные модели могут быть предоставлены в аналитической форме (системой аналитических уравнений) или в виде логической схемы машинной программы. Модель природного явления есть строгое математическое выражение сформулированной гипотезы.

3. Проверка модели — расчет на основе модели и сличения результатов с действительностью. При этом проверяется правильность сформулированной гипотезы. При значительном расхождении сведений модель отвергают или совершенствуют. При согласованности результатов модели используют для прогноза, вводя в них различные исходные параметры.

По Ю. Одуму (1986), моделирование обычно начинают с построения схемы или графической модели, часто представляющей собой блок-схему (см. рис. 21.4).

На рис. 21.4 буквами Р1 и Р2 обозначены два свойства, которые при взаимодействии (I) дают некое третье свойство Р3 (или влияют на него), когда система получает энергию от источника Е. Обозначены также пять направлений потоков вещества и энергии (F), из которых F1 — вход, a F6 — выход длясистемы как целого. Отсюда, в работающей модели экологической ситуации имеется как минимум четыре ингредиента или компонента: 1) источник энергии или другая внешняя движущая сила; 2) свойства, которые системо-аналитики называют переменными состояний; 3) направления потоков, связывающих свойства между собой и с действующими силами через потоки энергии и вещества; 4) взаимодействия или функции взаимодействий там, где взаимодействуют между собой силы и свойства, изменяя, усиливая или контролируя перемещение веществ и энергии или создавая качественно новые (эмерджен-тные) свойства. Блок-схема на рис. 21.4 может служить моделью лугопастбищной экосистемы, в которой Р1 — зеленые растения, превращающие солнечную энергию Е в пищу. В этом случае Р2 обозначает растительноядное животное, поедающее растения, а Р3 — всеядное животное, которое может питаться как растительноядными, так и растениями. Взаимодействие I может представлять несколько возможностей. Это может быть «случайный» переключатель, если наблюдения в реальном мире показали, что всеядное животное Р3 питается Р1 и Р2 без разбора в зависимости от их доступности. I может также иметь постоянное процентное значение при обнаружении, что рацион Р2 состоит, к примеру, на 80% из растительной и на 20% из животной пищи, независимо от того, каковы запасы P1 и Р2×I может быть и «сезонным» переключателем в том случае, когда Р^ питается растениями в один сезон года и животными — в другой. Наконец, I может быть пороговым переключателем, если Р3 сильно предпочитает животную пищу и переключается на растения только тогда, когда уровень Р2 падает ниже определенного порога.

В качестве научной основы природопользования используется модель геосистемы (географической системы). Эта модель применяется в природопользовании для прогнозирования, а также с целью управления природопользованием посредством воздействия на один компонент для получения положительного эффекта от другого.

Природная геосистема рассматривается обычно как сравнительно простая географическая модель, саморегулирующаяся система. Ее целостность поддерживается взаимосвязью природных компонентов. В более сложные модели в качестве нового элемента вводится человек (общество), рис. 21.5.

Рис. 21.5. Модели разных видов геосистем — природной (А),

                  природно-технической (Б), интегральной (В)

Схематические рисунки и соответствующие им графические модели справа показывают увеличение числа элементов, слагающих каждую геосистему, и связей между ними: 1 — граница интегральной геосистемы; 2 — граница природно-технической геосистемы; 3 — граница природной геосистемы; 4 — природные компоненты, элементы; 5 — технические элементы, подсистемы; 6 — население; 7 — орган управления, принимающий и контролирующий решения; 8 — связи между компонентами, элементами, подсистемами; 9 — связи на входе и выходе систем

Человек способен не только приспосабливаться к природной геосистеме, но и ее преобразовывать. Использование таких моделей является типичным при изучении систем типа «человек — среда». Используя данные модели, можно проследить цепочку: воздействия на природный комплекс ® изменение комплекса ® последствия изменения природы для человеческой деятельности ® изменение деятельности ® изменение ее воздействия на природу и т. д.

В природно-технических системах техника и природа представлены как элементы одной системы (рис. 21.5Б).

Подход, в котором природа и техника рассматриваются как элементы одной системы, несомненно, способен углубить представления о механизме взаимодействия, выявить последствия воздействия техники на природу. Здесь представление о геосистеме как системе самоуправляемой относительно быстро меняется на представление о ней как системе управляемой.

Геосистема, включающая в качестве своих элементов население и орган управления, который принимает и контролирует решения, называется интегральной (рис. 21.5В). Для рационального природопользования это очень важно, так как ставится задача выработки системы мер по сохранению целостности геосистемы.

21.3. Экологический мониторинг

Экологический мониторинг — это система наблюдений, оценки и прогноза, позволяющая выявить изменение состояния окружающей среды под влиянием антропогенной деятельности.

Термин «мониторинг» образован от латинского слова «монитор» — наблюдающий, предостерегающий (так называли впередсмотрящего матроса на парусном судне). Идея глобального мониторинга окружающей человека природной среды и сам термин «мониторинг» появились в 1971 г. в связи с подготовкой к проведению Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде (1972). Первые предложения по разработке такой системы были выдвинуты Научным комитетом по проблемам окружающей среды (СКОПЕ).