Глобальные модели - Основы экологии
Особый статус имеют математические модели, в которых рассматриваются глобальные изменения биоты в результате тех или иных антропогенных воздействий, или изменений климата в результате космических или геофизических причин. При моделировании глобальных экологических процессов необходимо учитывать огромное число факторов, пространственную неоднородность Земли, физические и химические процессы, антропогенные воздействия, связанные с развитием промышленности и ростом народонаселения. Сложность задачи требует применения системного подхода, впервые введенного в практику математического моделирования Дж. Форрестером. Результатом работ, выполненных по заказу Римского клуба - международной группы выдающихся бизнесменов, государственных деятелей и ученых стала построенная на основе идей Дж. Форрестера компьютерная модель "World 3". В 1972 г. результаты этой работы были суммированы в книге D. Meadows et al. "The limits to Growth", которая вызвала сенсацию. В модели Земля была рассмотрена как единая система, в которой происходят процессы, связанные с ростом населения, промышленного капитала, производства продуктов питания, потребления ресурсов и загрязнения окружающей среды. Результаты моделирования взаимодействия этих процессов привели к неутешительному выводу о том, что если существующие тенденции роста численности населения мира, индустриализации, загрязнения окружающей среды, производства продуктов питания и истощения ресурсов останутся неизменным, пределы роста на нашей планете будут достигнуты в течение ближайших десятилетий.
В последующие годы работа над моделью была продолжена. Блоки, характеризующие каждый из процессов, были разработаны гораздо более подробно, в модель включены данные, полученные за прошедшие годы специалистами разных областей. Результаты достаточно популярно изложены в книге Donella Meadows, Возможные пути достижения предельно допустимого уровня численности человечества схематически приведена на рис. 6.
Рис.6. Возможные пути достижения предельно допустимого уровня численности населения. (Д. Междоуз и др., 1994)
Рис.7. Результаты моделирования развития глобальных показателей при сохранении существующих тенденций развития. (Д. Междоуз и др., 1994)
Прогноз развития системы в случае сохранения существующих в настоящее время тенденций представлен на рис. 7. Как видно из рис., он соответствует четвертому сценарию "выхода за пределы" и коллапса (рис.6) Для того, чтобы осуществился сценарий монотонного приближения к устойчивому равновесию (2 на рис.6) необходимо принятие программ стабилизации численности населения и объема промышленного производства, внедрения технологий, уменьшающих выбросы загрязняющих веществ, эрозию почв и повышающих эффективность использования природных ресурсов (рис. 8)
Рис. 8. Развитие глобальных показателей в случае принятия программы стабилизации численности населения и объема промышленного производства, внедрения технологий, уменьшающих выбросы загрязняющих веществ, эрозии почв, и повышающих эффективность использования природных ресурсов.
В настоящее время интенсивно разрабатываются глобальные модели для прогнозирования климатических изменений, связанных с парниковым эффектом. Такого типа интегральные модели включают в себя огромные массивы сведений о включенных в них подсистемах. Например, разработанная в рамках международной программы "Climate Change 1995. включает в себя несколько взаимосвязанных блоков c разной степенью пространственной детализации. Субмодель "Промышленная энергетическая система" рассматривает 13 промышленных регионов, в каждом из них подсчитывается расходование энергии и промышленная продукция. Субмодель" "Экосистема суши" в этой модели разработана наиболее детально: изменения моделируются на сетке со стороной ячейки в 0,5 градуса. Каждая ячейка характеризуется своим климатом, топографией, почвой и растительным покровом с учетом взаимодействий растительность - климат - почва и изменений, которые вносятся в эту систему при эксплуатации человеком земель для сельскохозяйственных и промышленных нужд. Изменения растительного покрова рассчитываются в специальной подмодели "BIOME". Рассчитывают потенциальную продуктивность агрокультур и естественного растительного покрова, а также потребности населения данной территории в пище, корме для животных, древесине, топливе с учетом предпочтений населением того или иного вида пищи, и социоэкономических факторов. Учитываются также потоки продовольственных и промышленных товаров из одних районов Земли в другие, интенсивность автотранспорта в данной местности, инфраструктура, численность населения. Таким образом, устанавливаются локальные модели углеродного обмена для каждой местности и баланс газов, определяющих парниковый эффект, содержание которых в атмосфере включается в подмодель "Система атмосферы и океанов". Модель дает прогноз таяния полярных льдов, поднятия уровня мирового океана, значительного потепления климата в северном полушарии, в том числе на территории России, и связанного с этим смещения границ растительности, в том числе широколиственных и хвойных лесов к северу в область тундры.
Похожие статьи
-
ИССЛЕДОВАНИЕ БУДУЩЕГО. МОДЕЛИ МИРА - Экология, современность и будущее
Научное прогнозирование (в отличие от разнообразных форм ненаучного предвидения) - это соответственно непрерывное, специальное, имеющее свою методологию...
-
Экотехнология - основа перехода к ноосферному типу цивилизации - Социальная экология
Перестройка технологии производства на экологической основе - таков следующий этап совершенствования природопользования после этапа защиты природы на...
-
Источники возникновения социальной экологии Демографический взрыв и научно-техническая революция привели к колоссальному увеличению потребления природных...
-
Биосфера представляет оболочку Земли, включающую в себя как область распространения живого вещества, так и само это вещество. Вернадский показал, что...
-
Экологическая проблема - Глобальные проблемы экологии
В последние годы слово "экология" приобрело исключительную популярность. Научные достижения XX века создали иллюзию почти полной управляемости, однако...
-
Что такое организм и как в нем происходят метаболические процессы - Основы экологии
Организм -- любое живое существо. Он отличается от неживой природы определенной совокупностью свойств, присущих только живой материи: клеточная...
-
Глобальные прогностические модели - Анализ популяции живых организмов в экосистеме
Человек всегда стремился узнать свое будущее и будущее всего человечества. В настоящее время многие футурологи предсказывают мрачную картину развития...
-
Каков характер роста населения Земли за последние 2000 лет и чем он обусловлен - Основы экологии
Чарльз Дарвин в книге "Происхождение видов..." писал, что любое органическое существо естественно размножается в столь быстрой прогрессии, что не...
-
КЛИМАКСОВЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ И ТИПЫ КЛИМАКСА. ГОМЕОСТАЗ - Основы экологии
Климаксовоя экосистема. Сукцессия завершается стадией, когда все виды экосистемы, размножаясь, сохраняют относительно постоянную численность и дальнейшей...
-
Современные проблемы биосферы - Основы экологии
Глобалистика - это учение о глобальных естественно-научных и общественных проблемах современности. В пакет глобальных проблем входят главные :...
-
Философские взгляды на решение глобальных проблем человечества Потребности формирующегося естествознания и развивающегося промышленного производства...
-
Антропогенное воздействие на почвы - Основы экологии
Механическое воздействие на почву -- пахота, перемещение почвы, уплотнение, уничтожение. Степень распаханности почв на разных материках колеблется в...
-
Водные ресурсы земли - Основы экологии
Запасы пресной воды на нашей планете далеко не безграничны. Дефицит чистой воды для многих районов земного шара стал насущной проблемой. Водные ресурсы...
-
Основы аутэкологии (факториальной экологии), Организм и среда - Общая экология
Организм и среда Живые организмы во всем многообразии их связей являются предметом изучения экологии. К живым организмам относятся все формы...
-
ПОНЯТИЕ СУКЦЕССИЙ, ЕЕ ХОД И ПРИЧИНЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ СУКЦЕССИЙ - Основы экологии
Последовательная смена одного биоценоза другим называется экологической сукцессией (от лат. succession - последовательность, смена). Сукцессия является...
-
Численность популяции определяется в основном двумя противоположными явлениями - рождаемостью и смертностью. Пусть N - численность популяции. Тогда...
-
Виды систем и виды связей в системах - Основы экологии
Предметом изучения экологии являются живые системы, следовательно, важно познакомиться с общими положениями теории систем. Различают три вида систем: 1....
-
Заключение, Список использованой литературы - Глобальные проблемы экологии
Тысячелетиями человек жил, работал, развивался, но он и не подозревал, что, возможно, настанет день, когда станет трудно, а может и невозможно, дышать...
-
Круговорот веществ на Земле - повторяющиеся процессы превращения и перемещения вещества в природе, имеющие более или менее выраженный циклический...
-
1. Физическая экология - это раздел экологии, который изучает взаимодействие физических полей на биосферу, устанавливает допускаемый уровни этого...
-
АГРОЭКОСИСТЕМА (АГРОЦЕНОЗ) созданный с целью получения сельскохозяйственной продукции и регулярно поддерживаемый человеком биогеоценоз (поле, пастбище,...
-
Антропогенные процессы в растительных сообществах - Основы экологии
Наступление человека на леса имеет давнюю историю. Когда человек для получения продуктов питания от собирания плодов и охоты перешел к земледелию,...
-
Основные философские проблемы экологии - Глобальные проблемы современности
Проблемы экологии находят свое начало в том периоде существования человечества, когда оно промышленно-технически обнаружило себя способным к масштабному...
-
Антропогенное воздействие на околоземное пространство - Основы экологии
Все больше накапливается научных данных, свидетельствующих о том, что технопреобразование окружающей среды распространяется не только на нижние части...
-
Антропогенные изменения климата и их причины - Основы экологии
Последствиями антропогенного воздействия на атмосферу являются изменения климата, которые имеют разные масштабы. Обычно различают глобальные изменения и...
-
Экология почвы - Основы экологии
Почва -- основное средство производства в сельском хозяйстве Почва как естественно-историческое тело представляет собой поверхностный слой земной коры,...
-
Основы учения о биосфере Определение понятия "биосфера" Биосфера (греч. bios - жизнь, sphaira - шар, сфера) - сложная наружная оболочка Земли, населенная...
-
Экосистемы и принципы их функционирования В современной науке доминирует системная парадигма. Исходя из этого, основным объектом изучения экологии...
-
Эрозия почв, ее виды. Защита почв от эрозии - Основы экологии
Разрушающее воздействие воды, ветра и антропогенных факторов на почву и подстилающие породы, снос наиболее плодородного верхнего слоя или размыв...
-
Рекультивация земель - Основы экологии
Земли, на которых в результате хозяйственной деятельности уничтожена растительность, изменены гидрологический режим и рельеф местности, разрушен и...
-
Современные проблемы биосферы, Экология биосферы - Основы экологии
Экология биосферы Понятие "биосфера". В 1875 г. Австрийский ученый-геолог Э. Зюсс ввел в научную литературу термин "биосфера".ю понимая под ним все то...
-
Проблемы экологии - Основные глобальные проблемы человечества
На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное...
-
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ПОНЯТИЕ ОБ ЭКОЛОГИЧНСКОМ НОРМИРОВАНИИ. КАДАСТРЫ - Основы экологии
Экологическое нормирование - это деятельность по установлению качества окружающей природной среды, объема использования природных ресурсов и других...
-
Аналитические модели - Математические методы в экологии
Аналитические модели (англ. analytical models) - один из классов математического моделирования, широко используемый в экологии. При построении таких...
-
ПОТОК ЭНЕРГИЙ В ЭКОСИСТЕМЕ. ПРАВИЛА ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПИРАМИД - Основы экологии
Поток энергии в экосистеме (по Ф. Рамаду, 1981)В отличие от веществ, непрерывно циркулирующих по разным блокам экосистемы, которые всегда могут повторно...
-
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ МИРОВЗЗРЕНИЕ СОВРЕМЕННОСТИ И СТРАТЕГИИ РАЗВИТИЯ ЦИВИЛИЗАЦИЙ - Основы экологии
Одной из самых актуальных, глобальных проблем современности, затрагивающей интересы всех жителей планеты Земля, является усиливающееся загрязнение...
-
КОНЦЕПЦИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ МИРОВОГО СООБЩЕСТВА - Основы экологии
Концепция устойчивого развития вошла в природоохранный лексикон после Конференции ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992 г.). По...
-
Основы экологических знаний - Основы экологии
Современная экология - это междисциплинарная область знаний об устройстве и функционировании многоуровневых систем в природе и обществе. Все вы знаете,...
-
На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное...
-
Введение - Глобальные проблемы экологии
По ходу развития цивилизации перед человечеством неоднократно возникали сложные проблемы, порою и планетарного характера. Но все же это была далекая...
Глобальные модели - Основы экологии