5. Моделювання в екології.
Екологія - це комплексна наука. Вона використовує широкий арсенал різноманітних методів, які можна поділити на три основні групи:
1. Методи, за допомогою яких збирається інформація про стан екологічних об'єктів: рослин, тварин, мікроорганізмів, екосистем, біосфери.
2.Методи обробки отриманої інформації, згортання, стиснення та узагальнення.
3.Методи інтерпретації отриманих фактичних матеріалів.
В останні десятиріччя екологічні спостереження ведуться із застосуванням різноманітних приладів та технічних засобів. Це вже начебто і є спостереження в побутовому значенні цього слова, а не отримання інформації про стан об'єктів.[11]
Для вивчення властивостей природного середовища - повітря, води та ґрунту застосовуються досить різноманітні прилади та устаткування, до обслуговування яких доводиться залучати спеціально підготовлені інженерні кадри. Специфічні також і методи вивчення живих організмів. Для їх реалізації необхідні спеціалісти-біологи.
Особливістю сучасних екологічних спостережень за допомогою приладів є їх комплексність та довгостроковість, коли на одній і тій же ділянці екосистеми ведуться спостереження за живими організмами та факторами середовища протягом досить великого відрізку часу.
Окрім комплексних спостережень на стаціонарах може проводитись глобальний моніторинг екосистем і біосфери в цілому. Так, серією стаціонарів був організований глобальний моніторинг концентрації вуглекислого газу в атмосфері. За допомогою літаків, спеціальних ракет та супутників проводиться моніторинг стану озонового екрана нашої планети.
Як дисциплінарна наука екологія широко застосовує методи експерименту. Його суть полягає в тому, що до екосистеми свідомо вноситься якась зміна і, через деякий час, зіставляються результати спостережень на контрольній (вона обов'язкова) та експериментальних ділянках екосистеми.
У зв'язку зі складністю екологічних систем щодо їх вивчення часто використовують метод моделювання. Як модель може виступати матеріальна копія об'єкта екології, звичайно, до певної міри спрощена. Інший клас матеріальних моделей складають реальні об'єкти природи, спеціально виділені для вивчення в природному середовищі.
Більш широко в екології використовують абстрактні моделі. Головна вимога до абстрактних екологічних моделей - це точність та достатня узагальненість.
Зараз більш широке застосування набирають методи математичного та математико-картографічного моделювання.
Суть методу математичного моделювання складається в тому, що за допомогою математичних символів будується абстрактна, спрощена подоба досліджуваної системи; потім, змінюючи значення окремих параметрів, досліджують, як поводить себе дана штучна система, тобто як зміниться кінцевий результат.
Для того щоб побудувати математичну модель, що адекватно відбивала б реальні процеси в системі, потребуються істотні емпіричні знання, добуті в різних розділах екологи.
Відбити всю безкінечну множину зв'язків у екосистемах у єдиній математичній моделі нереально, тому користуються принципом "не всі зв'язки істинні", виділяють головні зв'язки, що дозволяють одержати більш-менш вірне наближення до дійсності.
У сучасних математичних моделях виділяють тактичні і стратегічні моделі.
Тактичні моделі розглядають окремі екосистеми з метою прогнозування їхнього стану при різноманітних впливах.
Стратегічні моделі будуються, в основному, із дослідницькими цілями для окреслення загальних властивостей екологічної системи, таких, як стабільність, усталеність, спроможність до саморегуляції.
Метематико-картографічний метод моделювання складається із декількох етапів. На першому етапі розробляється картографічна модель, що відбиває просторову диференціацію стану природних компонентів екосистеми, а також характер і ступінь їх зміни антропогенними чинниками. Потім створюється математична модель і програмне забезпечення на ЕОМ.[3]
Кожний крок у вивчені Природи - це завжди тільки наближення до істини. У процесі вивчення екології необхідно засвоїти визначену систему знань, умінь і навичок, опанувати сучасний науково-теоретичний засіб мислення. У екології, як і у будь-якій науці, використовується науковий метод пізнання, який можна уявити у вигляді таких етапів:
1-й - накопичення і аналіз фактів і зв'язків між ними;
2-й - абстрагування від конкретних явищ і формування узагальнень із створенням тієї або іншої моделі;
3-й - одержання й аналіз конкретних висновків і слідств із головної;
4-й - застосування отриманих закономірностей до конкретної екологічної системи і перевірка отриманого результату експериментально, включаючи й ЕОМ.[11]