1. Введение (6ч.)

Особенности математического моделирования в экологии. Построение эмпирических моделей. Экосистема как объект математического моделирования. Цели и задачи моделирования. Методы (средства) моделирования: разностные уравнения, дифференциальные уравнения, методы качественной теории дифференциальных уравнений, матричная алгебра, компьютерная симуляция. Типы моделей: описательные модели, аналитические модели, имитационные модели.

Инструментальные средства моделирования: средства программирования (Fortran, Basic, VB, Pascal, Delphi, C++, Java и др.), математические пакеты

(Matlab,Mathematica, Mathcad, Statistica ), специализированные средства для разработки моделей (PowerSim, Vensim и др.). Базовые концепции и инструментальные решения имитационного моделирования.

2. Аналитические модели (6ч.)

Модель неограниченного роста численности популяции – уравнение Мальтуса. Модель ограниченного роста численности популяции – уравнение Ферхюльста. Три типа динамики численности популяции в дискретном логистическом уравнении. Модели с запаздыванием. Взаимодействие двух популяций – уравнения Вольтера. Типы фазовых портретов. Динамика человеческой популяции.

3. Матричное моделирование (6ч.)

Понятие устойчивости системы. Динамика численности популяции как основная характеристика популяции. Концепция дискретного описания онтогенеза. Матрица Лесли. Расширения матрицы Лесли в зависимости от способов классификации особей в популяции. Решение матричного уравнения. Основные выводы, получаемые с помощью матричной модели. Пример исследования популяции морских котиков.

4. Клеточно-автоматное моделирование (6ч.)

Принцип эмерджентности. Децентрализованные системы. Примеры децентрализованных систем. Понятие автомата. Игра «Жизнь» Конвея как пример клеточно-автоматной системы. Основные свойства клеточно-автоматной системы. Примеры использования клеточно-автоматных моделей в популяционной экологии растений.

5. Моделирование лесных экосистем (6ч.)

Сравнительный анализ подходов используемых для моделирования лесных экосистем: лесоводственные модели, гэп модели, аналитические популяционные модели, экофизиологические модели, комбинированные модели. Пример использования комбинированной модели EFIMOD для анализа влияния способов ведения лесного хозяйства, глобального изменения климата на лесную экосистему.

3. экологическая безопасность развития цивилизации

Общепризнанно, что ядерная угроза гораздо опаснее для человечества, чем экологическая, однако чернобыльская катастрофа показала их тесную взаимосвязь. Даже региональные военные конфликты могут привести к глобальным экологическим катастрофам, что продемонстрировал военный конфликт в Персидском заливе. Наша планета так плотно „нашпигована" атомными электростанциями, ядерными арсеналами, что любой военный конфликт чреват ядерной и, следовательно, экологической катастрофой.

Научно-технический прогресс, развиваясь в милитаристском направлении, привел к тому, что в случае военного конфликта, стихийного бедствия колоссальные запасы ядовитых, горючих и взрывчатых веществ и материалов вызовут цепную экологоразрушительную реакцию, масштабы которой выйдут за рамки одной страны. Таким образом, экологическая опасность тесно связана с военной вообще, а ядерной и химической в особенности. Причем экологическая опасность угрохает гибелью не только человечеству, но и биосфере.

Как видим, научно-технический прогресс сыграл не только позитивную, но и роковую роль в развитии человечества, создав реальную и относительно быструю возможность глобального омницида. Вместе с тем устранение военно-экологической опасности лежит вне сферы науки и техники и зависит от развития социальных процессов, становления новых форм международных, межнациональных и межэтнических взаимодействий. Бессмысленность военно-технического насилия как средства решения национальных, политических и социально-экономических проблем очевидна: даже тысячная доля накопленного технического потенциала способна привести к появлению в Солнечной системе еще одной необитаемой планеты. Выживание человечества зависит от радикальной гуманизации всех межчеловеческих отношений, решения возникающих проблем на базе ноосферно-гуманитарных ценностей и приоритетов.

Следующей по важности является экологическая опасность, связанная с развитием производства, антропогенной деятельностью вообще. Стихийное развитие науки, техники и производства привело к разрушению биосферы, ухудшению качества жизни людей.

Наряду с изменением климата уничтожение многообразия и устойчивости биосферы представляет, быть может, главную экологическую опасность. Сейчас исчезновение видов живых существ идет в тысячи раз быстрее, чем во времена динозавров. Под угрозой исчезновения находятся не менее 10\% видов растений и еще больше животных; вырублено 75\% всех лесов, остальные уничтожаются со скоростью 1 \% от мировой лесистости в год; опустынивание распространяется со скоростью 44 га в минуту, сегодня пустыни занимают 47\% суши; интенсивность жизни в Мировом океане упала на треть продуктивность биомассы суши сократилась на 20\%. В последующие полвека планета потеряет, по разным оценкам, от четверти до половины своего биологического разнообразия.

Появились так называемые зоны чрезвычайной экологической ситуации - участки территории, где в результате хозяйственной или иной деятельности происходят устойчивые изменения окружающей природной среды, угрожающие здоровью людей, состоянию экологических систем, генетическим фондам растений и животных. Зоны, в которых уже произошли глубокие и необратимые изменения природной среды, вызвавшие существенное ухудшение здоровья населения, нарушение природного равновесия, разрушение естественных экологических систем, деградацию флоры и фауны, объявлены зонами экологического бедствия. Только на территории бывшего СССР подобных зон более 16\% общей площади.

На развитие общества и биосферу отрицательно влияет и ряд глобальных факторов антропогенного происхождения. Особую тревогу вызывает изменение климата в результате роста температуры планеты от парникового эффекта, что может привести к затоплению суши Мировым океаном, к глобальной климатической катастрофе. Эти и другие примеры неуправляемого развития производства, стихийного формирования техносферы свидетельствуют о серьезной экологической опасности, угрожающей существованию человечества и биосферы. Необходима социально-философская концепция экологической безопасности, которая станет частью концепции глобального устойчивого развития.

Наибольшую опасность представляют последствия развития глобальных проблем, оказавшиеся результатом социального прогресса в его традиционно-стихийной, нерациональной, дегуманизированной форме. Поскольку катастрофа может разразиться в ближайшие десятилетия, обеспечение безопасности становится приоритетной задачей всей социальной и, прежде всего, научно-технической деятельности.

В настоящее время проблема безопасности оказывается одним из важнейших критериев социального развития. Можно сказать, что философия прогресса уступает место философии безопасности. И это понятно: когда прогресс в экономике или культурной сфере оборачивается, скажем, экологическим или иным регрессом, разговоры о прогрессе как целостно-совокупной форме социальных изменений бессмысленны. На первый план выдвинулась концепция экологически безопасного устойчивого развития, которая революционно-насильственным скачкам вперед предпочитает сохранение достигнутого уровня, его непрерывное продолжение. Выявляются различные аспекты безопасности, которые в зависимости от характера источников угрозы человеческому существованию и развитию классифицируются на ядерный, экологический, политический, технологический, экономический, культурный, этнический и т.д. „Новое мышление" как раз и ориентируется на их выявление и устранение. А целью „сверхнового" - ноосферного - мышления является становление безопасного во всех отношениях устойчивого развития цивилизации.

Обеспечение экологической безопасности требует коренной реорганизации отношений общества и природы, наделения высшими приоритетами материальных условий жизнедеятельности человечества. Это в полной мере реализовалось в условиях палеолита, когда первобытный человек сильно зависел от природы и не выделял себя из нее. Со временем акценты сместились, и ухе не природа, а развивающееся в ней и губившее ее материальное производство мыслилось в качестве основы жизнедеятельности людей. Природе же была отведена роль источника материальных благ и ресурсов, а также свалки отходов производства и жизнедеятельности. *

Сейчас, когда стало ясно, что традиционный путь производственного развития оказался тупиковым, необходимо восстановить отношение к природе как к комплексу жизненно важных условий, естественной экологической среде существования и устойчивого социально-экономического развития человечества. В технико-технологическом плане речь идет о перестройке глобальной техносферы в соответствии с экологическими императивами, о „вписывании" ее в процесс устойчивого развития ноосферно-гуманистической ориентации с соответствующим способом взаимодействия общества и природы.

Экологическая безопасность выступает как отрицание экологической опасности, проявляющейся в локальных, региональных и глобальных масштабах, в формах экологических неурядиц и бедствий, кризисов и катастроф. Повышение экологической безопасности- основной способ решения экологических проблем, обеспечивающий обществу развитие в биосферосовместимой, природоохранной форме. По своей приоритетности она должна быть выше как традиционного понятия национальной безопасности, так и многих других видов безопасности.

Особенность формирования экологической безопасности заключается в том, что она не может осуществляться лишь во имя субъекта экосистемы в ущерб окружающей среде, стимулируя переход к модели устойчивого социоприродного развития. Это своего рода консенсус человека и биосферы, общества и природы, гарантирующий их взаимное существование и соразвитие. Экологическая безопасность не может быть достигнута в рамках традиционного производственного развития, основанного на разрушении природной среды. Это имманентная характеристика движения по пути устойчивого развития, главный механизм становления ноосферы.

Еще одной особенностью экологической безопасности является невозможность ее формирования за счет ущемления экологических прав отдельных групп населения как внутри экосистемы, так и вне ее. Глобальная взаимосвязь социальных и природных явлений и процессов не дает экологических приоритетов какой-либо нации или государству. Как справедливо отмечается, „с угрозами экологической безопасности можно бороться только через совместное управление и многосторонние процедуры и организационные механизмы".

Международный аспект проблемы связан с двусторонним или многосторонним сотрудничеством как на правительственном, так и на неправительственном уровне в решении региональных экопроблем - речных бассейнов, морей и т.д. Координирующую роль выполняют ЮНЕП при ООН и многие другие организации. Особое значение для решения глобальных аспектов проблемы окружающей среды имел форум на правительственном уровне, состоявшийся в июне 1992 г. в Рио-де-Жанейро.

Всеобщий характер экологической проблемы и надвигающейся экокатастрофы предопределяет глобальный характер экобезопасности. Требуется коренная перестройка международных связей и отношений, утверждение глобально-гуманистического мышления.