4.3.1. Методы исследования устойчивости природных систем и их компонентов. Стр. 2
Используя начальное значение пространственной квазиэнтропии (Н0) и квазидиссипацию (σS), можно установить, в какую сторону изменяется структура выделенной экосистемы: в сторону гомогенизации или в сторону увеличения сложности пространственного строения:
|
|
(4.3) |
При Нi —› О пространственное строение экосистемы упрощается (гомогенезируется); при Нi —› max пространственное строение большой экосистемы (крупного ландшафтного выдела) усложняется.
При исследовании пространственной устойчивости экосистем высокого уровня иерархии возникает, на наш взгляд, очень важный и интересный момент, который можно сформулировать в виде некоторого экологического правила (принципа адекватности).
Катены однотипного геологогеморфологического строения независимо от географического положения в условиях однотипного водно-теплового режима имеют однотипное почвенно-растительное устройство (однотипное экосистемное заполнение).
Таким образом, в природе существуют некоторые устойчивые сообщества экосистем - матрицы экосистемного заполнения географического пространства. Каждый геолого-географический выдел должен характеризоваться своей, только ему свойственной матрицей экосистемного заполнения со специфическим соотношением компонентов в ней (Росновский, 1992). Отсюда и регион можно определить как часть географического пространства, занятого подобными матрицами экосистемного заполнения с близкими соотношениями компонентов внутри матриц. Несомненно, внутреннее устройство матриц, соотношение в них элементарных экосистем (биогеоценозов) и сочленение матриц экосистемного заполнения в метаматрицы - это весьма актуальное и интересное направление географических и экологических исследований, которое можно назвать социологией экосистем или экосоциологией.
Остановимся подробнее на второй выделенной группе методов, потому что в любом случае все нарушения пространственной структуры экосистем начинаются с нарушения их внутренних и внешних структурно-функциональных связей. Схема всех применяющихся на сегодняшний день структурно-функциональных методов изучения экосистем и их устойчивости такова.
Все они условно разделены нами на четыре группы на основе применяемых математических методов и естественнонаучных подходов. Столь значительное разнообразие подходов и методов свидетельствует, прежде всего, о том, что проблема устойчивости экосистем находится в стадии разработки и пока нет единого подхода к её решению. Группы статистических и эмпирических методов наиболее удобны при исследовании стабильности больших экосистем. Рассмотрим некоторые из них. Несомненно, наиболее перспективной является группа классических методов, особенно их подгруппа, основанная на решении системы дифференциальных уравнений, описывающих изучаемую экосистему на уровне биогеоценоза. Действительно, если мы будем иметь математическую модель экосистемы из n = r + m + s дифференциальных уравнений (где r - число уравнений, описывающих биоту; m - число уравнений, описывающих косную среду; s - число уравнений, описывающих внешние связи), то дело значительно упрощается (Моисеев и др., 1985; Свирежев, Елизаров, 1972). Имеется развитая математическая теория устойчивости с её многочисленными приложениями в различных областях науки и техники.