Введення - Комп'ютерне моделювання в екології

Екологія - одне зі слів, що з'явилися порівняно недавно в усіх на вустах і на сторінках газет і журналів. Ще в 60-х роках XX століття ніхто, крім вузьких фахівців, його не знав, та й більшість із тих, хто знав, використовував у такому змісті, що навряд чи здатний зацікавити широку громадськість. А тим часом, терміну більше 120 років.

Математичне моделювання в екології використовується практично з моменту виникнення цієї науки. І, хоча поводження організмів у живій природі набагато сутужніше адекватно описати засобами математики, чим самі складні фізичні процеси, моделі допомагають установити деякі закономірності й загальні тенденції розвитку окремих популяцій, а також співтовариств. Здається дивним, що люди, що займаються живою природою відтворять її в штучній математичній формі, але є вагомі причини, які стимулюють ці заняття. От деякі мети створення математичних моделей в екології:

    - Моделі допомагають виділити суть або об'єднати й виразити за допомогою декількох параметрів важливі розрізнені властивості великої кількості унікальних спостережень, що полегшує екологові аналіз розглянутого процесу або проблеми. - Моделі виступають у якості "загальної мови", за допомогою якого може бути описане кожне унікальне явище, і відносні властивості таких явищ стають більше зрозумілими. - Модель може служити зразком "ідеального об'єкта" або ідеалізованого поводження, при порівнянні з яким можна оцінювати й вимірювати реальні об'єкти й процеси. - Моделі дійсно можуть пролити світло на реальний мир, недосконалими імітаціями якого вони є.

Ціль даної роботи - познайомитися з деякими методами комп'ютерного моделювання в екології й довести важливість комп'ютерів у моделюванні екологічних процесів.

Однак математичне (комп'ютерне) моделювання в екології - досить велика область дослідження й на вибір об'єктів моделювання, і по наборі методів, і по спектрі розв'язуваних завдань. Тому досить важко охопити відразу всі аспекти моделювання. Увага в даній роботі звернено на два класи методів: моделювання за допомогою диференціальних рівнянь і методи, що грунтуються на екстремальних принципах біології. Якщо приклади варіаційних моделей ставляться до досить широкого кола рослинних і тваринних співтовариств, то для підходів, заснованих на диференціальних рівняннях, у виді просторості матеріалу увага сконцентрована на моделюванні співтовариств мікроорганізмів.

Моделі кожного з методів, безумовно, мають свої достоїнства й недоліками. Так, диференціальні або різницеві рівняння дозволяють описувати динаміку процесів у режимі реального часу, тоді як варіаційні методи, як правило, пророкують лише кінцевий стаціонарний стан співтовариства. Але на шляху імітацій за допомогою рівнянь виникають труднощі як принципового, так і технічного характеру. Принципові труднощі полягають у тому, що не існує систематичних правил висновку самих рівнянь. Процедури їхнього складання грунтуються на напівемпіричних закономірностях, правдоподібних міркуваннях, аналогіях і мистецтві модельєра. Технічні труднощі пов'язані з високою розмірністю завдань по моделюванню співтовариств. Для істотно многовидовых співтовариств, що споживають численні ресурси, потрібен підбор сотень коефіцієнтів і аналіз систем з десятків рівнянь.

Похожие статьи




Введення - Комп'ютерне моделювання в екології

Предыдущая | Следующая