Общая схема системного подхода к изучению экосистемы

При изучении экосистем наибольшею эффекта можно достичь тогда, когда методы исследований (наблюдение, эксперимент, моделирование) интегрируются в едином процессе экологического исследования на основе системного подхода.

Процесс системного исследования экосистемы целесообразно разделить на несколько этапов, последовательно сменяющих друг друга или совпадающих по времени.

Постановка задачи. Каждая система представляет собой чрезвычайно сложный, многогранный и динамичный объект, для всесторонней характеристики которого требуются огромные материальные и людские ресурсы, а также продолжительное время. Для решения отдельных проблем можно выделить в системе конечное число свойств и процессов, которые имеют наибольшее значение для решения поставленной задачи. Назначение этого этапа –в том, чтобы ограничить и конкретизировать число возможных направлений и аспектов изучения экосистемы.

Слова і словосполучення

• сменяющий – що (який) міняє; змінний; для заміни (кого0, на заміну (кого);

• совпадающий – (що) який збігається; збіжний; (погляди) однаковий; такий самий; ідентичний;

• многогранный – рясногранний; матем., физ. багатогранний;

• продолжительное время – тривалий час;

• конечное число – матем. скінченне число;

• людской – людський, людський рід.

ТЕКСТ № 32

Концептуализация. На этом этапе формулируются сведения и представления об экосистеме в виде достаточно полной и логически не противоречивой модели. В первую очередь определяется место экосистемы в ландшафте как системы высшего уровня иерархии, устанавливаются ее внешние «входы» и «выходы», то есть связи с соседними экосистемами. Затем в модели раскрываются состав, структура и некоторые особенности функционирования экосистемы. Содержание, которое приобретают понятия «состав», «структура» и «функционирование системы» в рамках концептуальной модели, можно представить на примере наземной и водной экосистем. Внутренний состав наземной экосистемы образуют следующие элементы: приземный воздух, фитоценоз, животное население, микробное население, почва, почвообразующая порода, грунтовые воды.

Структура экосистемы представлена ее связями с внешними объектами и связями внутренних элементов друг с другом, которые изображены линиями, обозначающими вещественно-энергетический поток между объектами. Например, связи приземного слоя воздуха с растительностью проявляются в особенностях водного и газового обмена между растениями и атмосферой через такие процессы, как транспирация, фотосинтез, дыхание и др. В рамках концептуальной модели характеристику функционирования экосистемы дают в виде словесного описания временной динамики компонентов и их взаимодействий, а также в виде графиков, таблиц, отражающих изменения количественных показателей.

Слова і словосполучення

• противоречивый – розбіжний (з чим), контроверсійний;

• состав – склад;

• приземленный воздух – приземние повітря;

• население – населення, заселення (действие);

• животный – тваринний;

• микробный – мікробний;

• почвообразующая порода – грунтотвірна порода;

• грунтовые воды – грунтові води;

• вещества – речовина;

• приземный, приземный слой – приземний, приземний шар;

• временной, временная динамика –

ТЕКСТ № 33

Водная экосистема состоит из следующих элементов: надводный слой воздуха, водная масса, фитоценоз, животное население, донный грунт, грунтовые воды.

Внешние связи представлены взаимодействием с внешней атмосферой, соседними экосистемами, геологическими образованиями, подстилающими дно водоема. Выделение компонентов произведено с некоторым уровнем агрегирования, что

с задачами исследования и особенностями строения экосистемы. При необходимости каждый компонент можно детализировать. Например, наличие в экосистеме различных популяций растений, животных и микроорганизмов можно показать в модели путем выделения соответствующих элементов в рамках подсистем («животное — растение» и т.д.).

Наиболее вероятной единицей агрегирования при изучении экосистем выступает популяция, состоящая из особей определенного вида, участвующих в функционировании изучаемой экосистемы. Однако в связи с большим видовым разнообразием природных экосистем и отсутствием достаточной информации о многих видах при их описании часто останавливаются на уровне групп популяций которые называют функциональными, или трофическими, группами.

Спецификация. Назначение этого этапа в том, чтобы: во-первых, определить состав множеств входных переменных V = (v₁...v_n) и переменных состояния Х= (х₁...х_n) будущей математической модели Y = Y(V, X, Σ, F) и, во-вторых, по возможности более строго и однозначно задать модулирующее отображение системы оригинала Y₀ = Y(Y₀, Х₀, Σ₀, F₀) на модель Y = Y(V, X, Σ, F). При спецификации указывается, каким измеримым свойством экосистемы и ее внешней среды сопоставляют переменные х_i (t = 1 /n) и V_i (i =I/k), какие методы и единицы измерения при этом используются.

Слова і словосполучення

• надводный, надводный слой – техн. надводний; надводний шар;

• водный, водная масса – гидр., техн.., физ. – водний; водна маса;

• донный, донный грунт – геогр., техн. донний; донний грунт;

• подстилающий, подстилающий дно – що (який) під стиля;

• водоём – геогр., гидр. Водойма, водоймище;

• вероятный – матем., физ. імовірний і ймовірний;

• особь – особень, особина;

• изучаемый – що (який) вивчають; виучуваний, досліджуваний; призначений для вивчення;

• множество – 1. (многочисленность) численність; (большое количество) безліч; 2. матем. множина;

• моделирующий – (що) який моделює; моделювальний, для моделювання;

• измеримый – вимірний, зміренний.

ТЕКСТ № 34

Наблюдения. По результатам спецификации и на основании общих представлении, отображенных в концептуальной модели, планируются и осуществляются полевые наблюдения за динамикой изучаемых свойств экосистемы и среды (в первую очередь за свойствами соответствующих переменных х_i и V_i). Результаты наблюдений используются на последующих этапах работы (идентификация, проверка и исследование модели), а также могут служить основанием для пересмотра концептуальной модели.

Идентификация. На этом этапе происходит установление (идентификация) математических соотношений σ_s(V1…Vk x1…xn) S=(1…r) между переменными х (t=1…n) и V_i(I=1/k), образующими структуру модели Σ = (σ₁…σ₂) которые с определенной точностью отражали бы действительные. количественные отношения между обозначенными переменными свойствами экосистемы и внешней средой.

Эксперименты. При идентификации модели возникает потребность в проведении полевых или лабораторных экспериментов с целью проверки различных гипотез о характере взаимосвязей между переменными моделями. Как и наблюдения за экосистемой, эксперименты проводятся параллельно с другими видами исследования, вследствие чего не исключено возвращение к предыдущим этапам и их повторное прохождение с учетом дополнительной информации.

Реализация модели. После идентификации модели рассчитывают динамику переменных состояния, х_i(t) на рассматриваемом промежутке времени t₀ ≤ t ≤ t_N, соответствующую данным входам V_j(t), j=1…k и начальному состоянию х_i(t₀)=x⁰ i=1…n. В большинстве случаев при реализации создается программа для ЭВМ.

Слова і словосполучення

• последующий – наступний, дальший, подальший;

• служить основанием – бути основою;

• обозначенный – позначений;

• проводить – (осуществлять) здійснювати;

• рассчитывать – розраховувати; (подсчитівать) обраховувати;

• рассматриваемый – що (який) розглядають; розгляданий; досліджуваний;

• состояние – стан;

• начальный – початковий.

ТЕКСТ № 35

Проверка модели. На этом этапе исследования устанавливают, как модель способна воспроизводить черты системы-оригинала. Существуют разнообразные способы оценки адекватности модели. В первую очередь определяется сравнение расчетных кривых динамики переменных состояния модели x_i(t), i=1…n на рассматриваемом интервале времени t₀ ≤ t ≤ t_N данными наблюдения за системой в этот период, представленные непрерывными (х_i (t), i=1…n) или дискретными (х_i (t_j), i=1…n, j=0, 1…N) наблюдениями в последовательные моменты времени t₀ < t₁ <…< t_N.

В случае хорошего совпадения расчетных и эмпирических значений в соответствующие моменты времени считается, что результаты наблюдений не противоречат модели и нет оснований т для ее пересмотра. Часто такого совпадения не наблюдается, поэтому в поисках причин неадекватности приходится возвращаться к предыдущим этапам исследования. Повторяется это до тех пор, пока не будет достигнута требуемая адекватность.

.

Слова і словосполучення

• способный – здатний, спроможний;

• совпадение – 1. матем., техн., физ. збіг; 2. матем. пристайність; збіг імпульсів; пристайність фігур;

• требуемый, требуемая адекватность – потрібний, необхідний; потрібна (необхідна) адекватність;

• воспроизведение – удавання, повторення; відтворення, відтворювання;

• имитирующий – що (який) імітує; для імітації; імітаційний;

• неспособность – нездібність, нездатність;

• предсказывать – матем. завбачати, завбачити;

• воздействие – матем., физ. (действие) діяння; (влияние) вплив;

• исходные – початковий, первинний, вихідний;

• используемый – (що) який вживають (використовують);уживаний, використовуваний;

• исправление, цикл исправления – 1.техн. (починка) полагодження, 2. матем., техн.. (устранение ошибок, недоделок) виправлення, виправляння

ТЕКСТ № 36

Исследование модели. Процесс исследования модели включает определение общих характеристик траектории x_i(t), i=1…n, t₀ ≤ t ≤ t_N в пространстве, состояния модели и конкретное изучение зависимости решения от начального состояния (x₁⁰…, x_n⁰) и структуры модели, в частности от значений параметров на входе и выходе. При описании свойств траектории модели может применяться аппарат классической математики, а для решения более конкретных вопросов используется совокупность приемов исследования динамических моделей, которая называется анализом чувствительности. Результаты анализа чувствительности показывают, какие из начальных условий, какие связи между переменными и фигурирующие в них параметры, а также какие из внешних факторов оказывают влияние на поведение модели. После этого исследователь решает, какие параметры при наблюдениях, экспериментах и на этапе идентификации должны определяться с высокой точностью, а какие могут задаваться приблизительно.

Данные теоретического, исследования модели математическими методами вносят дополнительную информации в оценку адекватности модели и могут служить основанием для возврата к предшествующим этапам с целью усовершенствования модели.

Слова і словосполучення

• включать, включать определение характеристик – містити в собі, містити в собі визначення характеристик;

• чувствительность, анализ чувствительности – техн., физ. чутливість; аналіз чутливості;

• показывать – показувати, показати; демонструвати, свідчити;

• фигурирующий – що (який) фігурує; згадуваний, присутній, наявний;

• задавать – задавати, ставити.

ТЕКСТ № 37

Оптимизация. Среди экзогенных факторов, воздействующих на экосистему, есть и такие, которые поддаются регулированию человеком с целью оптимизации характеристик экосистемы. Например, для получения оптимального по количеству и качеству урожая в сельском хозяйстве оптимизируют свойства почв путем внесения удобрений, обработки почв и т.д.

Особенностью оптимизации в экологии является многоплановость, то есть одновременное решение нескольких задач, которые связаны с наличием большого числа переменных и множественностью критериев качества. На этом этапе изучения математической модели выступает теория оптимального управления.

Заключительный синтез. При подведении итогов исследований оцениваются полученные результаты и намечаются перспективы новых исследований. Материалы исследования обобщаются в научном отчете, в котором представляются результаты наблюдений и экспериментов, дается описание построенной модели, характеризуются ее положительные и отрицательные стороны и приводятся примеры ее использования в целях оптимизации и прогнозирования.

Поскольку экосистемы представляют собой сложные для изучения объекты, наибольший эффект при проведении исследований может быть достигнут в результате использования комплекса различных методов, взаимосвязанных между собой.

Слова і словосполучення

• воздействующий – що (який) діє (впливає); здатний впливати; діяльний, виливальний, впливований;

• удобрение – геол.., техн. добриво;

• обработка почвы – обробка грунту;

• решение задачи – розв’язання задачі;

• множественность – матем., техн., физ. множинність;

• представлять собой – являти собою, становити;

• взаимосвязанный – матем., техн., физ. взаємозв’язаний.

Укладачі - доц. Мачай Т.О.

ас. Стеценко Н.М.

ТЕКСТИ

із спеціальності «Захист інформації в комп’ютерних мережах»*

ТЕКСТ № 1

Надежность симметричной криптосистемы зависит от стойкости используемого криптографического алгоритма и от длины секретного ключа. Допустим, что сам алгоритм идеален — вскрыть его можно только путем опробования всех возможных ключей. Этот вид криптоаналитической атаки называется методом тотального перебора. Чтобы применить данный метод, криптоаналитику понадобится немного шифртекста и соответствующий открытый текст. Например, в случае блочного шифра ему достаточно получить в свое распоряжение по одному блоку шифрованного и соответствующего открытого текста. Сделать это не так уж и трудно.

Криптоаналитик может заранее узнать содержание сообщения, а затем перехватить его при передаче в зашифрованном виде. По некоторым признакам он также может догадаться, что посланное сообщение представляет собой не что иное, как текстовый файл, подготовленный с помощью распространенного редактора, компьютерное изображение в стандартном формате, каталог файловой подсистемы или базу данных.

______________________________

^*Анин Б.Ю. Защита компьютерной информации, Современные технологии. – СПб.: БХВ – Петербург, 2000. – 384 с.