Глава 7. Методы изучения экосистем

ся в виде программы расчета на ЭВМ. На этом этапе очень плодотворно сотрудничество экологов, владеющих основами прог­раммирования, с математиками, достаточно глубоко изучивши­ми основы экологии.

Верификация МОДеЛИ(лат.verificatio -проверкаподлинности)имеетЦелью проверить, в какой степени модель соответствует оригиналу. Оценка пригодности модели может быть дана на основе срав­нения с данными наблюдений и, главное, на основе опыта прак­тического использования модели как инструмента прогнозиро­вания, оптимизации и управления моделируемой системой. Од­нако предварительные сведения об адекватности модели необхо­димы в течение процесса ее построения.

Существует много способов оценки адекватности моделей. Р. Сай-ерт (1966) предложил, например, проверять способность модели воспроизводить такие характеристики эмпирических кривых, как число и распределение экстремальных точек во времени, амплиту­да возмущений, средние значения переменных и др. Т. Г. Нейлор и Д. Фигнер (1975) предлагают производить сравнение статисти­ческих критериев модели и наблюдений: математического ожида­ния, дисперсий, асимметрий, эксцессов и др. Однако наиболеенаглядным способом проверки модели является сравнение расчет­ных кривых ее состояния в рассматриваемом интервале времени с данными наблюдений за системой за тот же промежуток времени. Кривые могут быть построены по непрерывным или дискретным наблюдениям. Для оценки степени совпадения могут быть использо­ваны как численные значения характеристик, так и статистические показатели. При хорошем совпадении расчетных и эмпирическихданных модель можно считать адекватной оригиналу и приступать к проверке других аспектов ее работы. Однако часто обнаружи­вается, что нет удовлетворительного совпадения результатов модели­рования с эмпирическими данными. В поисках причин приходится возвращаться к предшествующим этапам (чаще всего к этапу иден­тификации). После этого последовательность этапов повторяется до тех пор, пока не будет достигнуто требуемое согласие. Эффектив-

253

Глава 7. Методы изучения экосистем

ным способом проверки модели являются также имитация на ней разнообразных экспериментальных воздействий (орошения, удобре­ния, изменения температуры, течений и т. п.) и сравнение получен­ных результатов с данными реальных экспериментов.

Неспособность модели правильно предсказать последствия тех или иных воздействий является основанием для ее пересмотра. Но абсолютно точного воссоздания оригинала требовать от модели нереалистично. Поэтому при достаточно надежной концептуаль­ной модели и хороших критериях адекватности после нескольких проверок и исправлений обычно удается построить приемлемую модель и приступить к дальнейшему исследованию.

Заключительный этап основывается на исследовании мо­дели и оптимизации решений. Процесс исследования включает описание общих черт изменения состояний и поведения моделив зависимости от изменения входных данных. Один из основных разделов исследования - анализ «чувствительности» модели. Резуль­таты этой операции показывают, какие начальные условия, взаимо­связи между переменными, внешние факторы или другие парамет­ры оказывают наиболее сильное (или, наоборот, незначитель­ное) влияние на поведение модели. После получения ответовможно решить, какие параметры должны определяться с высокой точностью, а какие могут задаваться приближенно при наблюде­ниях, экспериментах и идентификации. Данные теоретическихисследований модели и результаты имитационных расчетов дают дополнительную информацию для оценки адекватности модели и необходимости ее дальнейшего усовершенствования.

В практической работе по охране или рациональному исполь­зованию природных экосистем человек может задавать и регулиро­вать те или иные воздействия с целью оптимизации их состояния в нужном направлении. Например, при управлении заповедни­ком стремятся к сохранению редких видов организмов, в агро-экосистемах - к получению высокого урожая. При управлении водоемом можно использовать принудительную аэрацию для оп­тимизации его экологического состояния и т. п.

254