61.62. Понятие об имитационном моделировании. Методологические проблемы.

Методологические проблемы имитационного моделировании создание «портретных» моделей экосистем стало насущной необходимостью в последние десятилетия в сияли с крупномасштабным вмешательством человека в при­родную среду, повлекшим за собой загрязнение, потерю устойчивости и деградацию многих естественных экосистем. Моделирование позволяет оценить степень нарушености биологических процессов, выявить основные причины изменений и их следствия, дать прогноз эволюции системы и будущем и определить комплекс мер по реабилитации природного объекта.

Первые попытки описать конкретную природную экосистему были основаны на стремлении описать ее как можно более подробно. Однако, как уже отмечалось выше, число видов в природном сообществе очень велико, а взаимодействий между ни­ми - еще больше. В результате не только модель, но даже ее изображение в виде блок-схемы выглядели сложными и запутанными, как, например, блок-схема моде­ли эстуария в одной из работ Одума. Совершенно очевидно, что теоретически для каждого компонента системы можно написать уравнения, но практически число парамет­ров и переменных будет столь велико, что эспер.ировать с моделью (а в этом и заключается основная цель исследователя) будет невозможно. Более того, большинство биологических параметров, входящих в состав моделей, принципиально не могут быть определены эспер.ально с большой точностью в связи с высокой пластичностью свойств видов, популяций и особей. Таким образом, попытки детального описания мно­гокомпонентных экосистем приводят к проблеме «проклятия размерности», когда практически невозможно корректное построение и идентификация математической модели из-за использования чрезмерно большого количества неточно определенных па­раметров но сравнению с имеющейся эспер.альной информацией.

В этой ситуации перед специалистом-прикладником с неизбежностью встает про­блема упрощения модели - отбрасывания блоков и функциональных связей, имеющих второстепенное значение, объединения нескольких компонент в один блок, выделения наиболее важных составляющих, управляющих поведением системы при заданном внешнем воздействии. До сих нор четких теоретических рецептов для упрощения моде­лей не существует, качество построения имитационных моделей экосистем в значи­тельной мере определяется искусством специалиста по моделированию.

Используется следующая последовательность построения и анализа имитацион­ной модели экосистемы:

• анализ данных наблюдений за поведением экосистемы, выработка гипотез о причинах изменений, выявление биологических объектов, определяющих течение про­цесса:

• объединение отдельных популяций в более крупные функциональные блоки в соответствии с их значимостью при изучении данного вида внешнего воздействия; уменьшение размерности системы;

• определение быстрых и медленных переменных, замена части из них посто­янными величинами или параметрическими зависимостями;

• выявление и математическое описание факторов, лимитирующих биологиче­ские процессы в экосистеме;

• формулировка кинетики роста и основных взаимодействии между комп-ми модели;

математическое описание зависимости экологических параметров oi физи­ческих условий среды (температуры, освещения и т.д.);

в необходимых случаях описание пространственных потоков в-ва и рас­смотрение пространственного распределения организмов;

- теоретическое исследование модели:

- сравнение с экспер.данными, идентификация модели;

- выявление чувствительности модели к отдельным параметрам, корректировка модели.

- численное эспер.ирование с моделью при различных сценариях воздей­ствия на экосистему, выдача прогнозов и рекомендаций.