Полная версия

Главная arrow Экология arrow Общая экология

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Цели построения моделей

Модель можно построить для разных целей. Так как она представляет собой абстрактное и упрощенное описание некоторой системы, модель можно использовать для определения общего направления исследований или для того, чтобы предварительно обрисовать контуры проблемы, подлежащей более детальному изучению. Часто математические модели в экологии строят для предсказания изменений системы во времени. Даже неспособность модели предсказать эти изменения может оказаться полезной, так как позволяет выявить недостатки концептуальной схемы, по которой строилась модель.

Модели можно оценивать по трём основным свойствам: реалистичности, точности и общности. Реалистичность — это степень, с которой математические утверждения модели, будучи облечены в слова, соответствуют представлениям, которые они призваны отражать. Точность — это способность модели количественно предсказывать изменения в объекте моделирования и имитировать данные, на которых она основана. Общность — это диапазон или область приложения модели (число различных ситуаций, в которых модель может работать, то есть давать ответы, удовлетворительно близкие к истине).

В физике, технике, физиологии, экономике и таких прикладных областях, как организация армейской службы тыла или рыбное хозяйство, подлежащие исследованию системы можно чётко описать, и модели строятся для получения ответов на конкретные вопросы. Напротив, экологические системы часто бывает трудно описать в пространстве и во времени, а в моделях они могут быть охарактеризованы множеством «рабочих параметров» (энергия, биопродуктивность, размеры популяций и т. д.). Вопросы, на которые призваны отвечать экологические модели, часто бывают комплексными и основанными на таких расплывчатых понятиях, как «стабильность» или «трофическая эффективность». Поскольку входные воздействия на экосистемы часто имеют случайный характер, как, например, погода, постольку кажется необоснованным строить модели, дающие детальный прогноз, когда состояния основных входов не могут быть точно измерены или предсказаны. Таким образом, модели экосистем чаще оценивают по их общности и способности указать основные тенденции, а не по точности количественного прогноза. Некоторые специалисты по математическому моделированию в экологии, учитывая невероятную сложность взаимодействий между растениями и животными и трудность выявления и измерения этих взаимодействий, считают, что модели не могут быть одновременно и реалистичными, и общими. Однако оценка реалистичности, подобно оценке красоты, весьма субъективна; некоторые модели могут показаться студентам чересчур сложными и реалистичными, а экологам-практикам — упрощёнными до абсурда. Сложность иерархической организации экологических систем такова, что, как бы подробна ни была модель, она всегда будет оставаться нереалистичной в отношении низших (менее абстрактных) уровней биологической организации.

В прикладных проблемах экологии, где целью является предсказание, реалистичность и общность часто приносят в жертву точности. В моделях, связанных, например, с рыбным промыслом обычно необходимо бывает предсказать средние скорости роста особей и размеры популяций. И то, и другое можно довольно точно смоделировать с помощью уравнений, имеющих мало реальных оснований, но для специалистов по рыболовству этого достаточно, так как их интересует урожай конкретной популяции на ограниченном отрезке времени. Среди прикладных моделей, занимающих промежуточное положение между моделями экосистем и моделями физико-химических процессов в атмосфере и водах, особое развитие получили модели распространения загрязняющих веществ и их влияния на биоту и человека. К этим моделям обычно предъявляются достаточно высокие требования как по точности, так и по общности. Другой важный класс современных моделей, к которым также предъявляются повышенные требования, — модели эколого-экономических систем, предназначенные для исследования взаимного влияния человеческой деятельности на состояние окружающей среды. Эти модели могут быть предназначены как для решения локальных задач (например, выбор параметров плотины при строительстве водохранилища), так и для исследования крупномасштабных проблем, например, взаимодействия цивилизации и биосферы в целом. При этом уровень задачи отнюдь не определяет сложность модели.

С реалистичностью и общностью связаны две другие характеристики моделей — разрешающая способность и целостность. В приложении к моделям экосистем разрешающая способность определяется как количество признаков системы, которые пытается отразить модель. Экологические модели строятся так, чтобы каждая часть системы была представлена числом или рядом чисел. Например, популяция животных может быть представлена числом животных в каждом возрастном классе, средним размером животных и соотношением полов. В этом случае разрешение можно считать высоким; более простая модель может игнорировать распределение по возрастам или соотношение полов. Целостность характеризуется числом биологических процессов и взаимодействий, отражаемых моделью. Целостность и разрешение можно рассматривать как субъективные критерии оценки глубины декомпозиции задачи.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>