Развитие энергетики России Тепловые станции Экологический аспект Электрофильтры Регенеративные методы Математическое моделирование экологических систем Аварийные ситуации на АЭС

Введение в экологию энергетики

Методы математического моделирования экологических систем

Основные понятия системной экологии

Мем № 9: «Любая единица (биосистема), включающая все совместно функционирующие организмы (биотическое сообщество) на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот вещества между живой и неживой частями, представляет собой экологическую систему, или экосистему… Экосистемы представляют собой открытые системы, поэтому важной составной частью концепции является среда на входе и среда на выходе» Ю. Одум [1986].

Изданная в 1971 г. и переведенная на русский язык в 1975 г. книга Ю. Одума "Основы экологии" стала первой монографической работой, в которой системный подход был поставлен "во главу угла" экологии. Его сущность в концентрированной форме сводится к двум тезисам:

экологическая система представляет собой "преобразователь" вещества и энергии (см. рис. 2.1), причем для каждого ее компонента могут быть рассчитаны составляющие материально-энергетического баланса;

живые организмы и их абиотическое (неживое) окружение неразделимо связаны друг с другом и находятся в постоянном взаимодействии с целью поддержания гомеостаза

 


Рис. 2.1. Взаимосвязь компонентов экосистемы с окружающей средой

Подпись:  
Стефан Альфред ФОРБС
(S. A. Forbes, 1844-1930)
первым предложил рассматривать озеро как единую экосистему, микрокосм
После этого появился еще ряд крупных работ, в которых подробно обсуждались различные аспекты системной экологии (например, [Куркин, 1976; Федоров, Гильманов, 1980; Джефферс, 1981; Флейшман, 1982]). Библиография по этой проблеме достаточно велика. Подробное описание теоретических конструкций и ретроспективный анализ развития концептуальных представлений системного подхода в общей экологии можно найти и в работах одного из соавторов настоящей монографии [Розенберг, 1984; Розенберг с соавт., 1999]. Детальный анализ понятийных особенностей и методологических проблем применения системного подхода для изучения структур водных экосистем дан, например, в статье А.И. Баканова [2000б].

Сейчас общепринято считать, что "главной парадигмой экологии следует признать концепцию экосистемы" [Федоров, 1977а], откуда и вытекает признание необходимости системного подхода [Василевич, 1969; Хайлов, 1970; Миркин, 1984]. Во всяком случае, ранее существовавшие подходы, в том числе и трофико-динамический, в значительной мере себя исчерпали, что привело в конечном итоге к осознанию учеными кризисного состояния экологии как науки [Старобогатов, 1970; Федоров, 1977а; Розенберг, 1988, 1991; Розенберг, Смелянский, 1997]. К сожалению, к настоящему времени трудно привести примеры всестороннего и плодотворного анализа водных экосистем с позиций системного анализа. В дальнейших разделах нами будут приведены ссылки на редкие работы, где трудоемкое применение отдельных элементов математического моделирования способствовало успешному решению иногда достаточно узкой проблемы. Большинство исследователей просто оперирует "системной терминологией" для обоснования методологической позиции, заменяя традиционные термины и понятия на новые, более "научные", что часто вызывает негативную реакцию и чувство разочарования у специалистов. Например, Б.М. Миркин и Л.Г. Наумова [1998] считают, что «...понятие "системный подход" сегодня изрядно затаскано и стало обыденным научным клише, которое уже приносит скорее вред, чем пользу». Но так ли уж виноват в этом сам "системный подход"?

Мем № 10: «Источником недопонимания обычно являются три фактора:

недостаточная структуризация информации и недостаток априорных знаний;

наличие помех, случайных или умышленных;

3) различие в критериях оценки фактов у лиц, вступающих в информационный контакт, иначе говоря, отсутствие единого категорийного аппарата (idioma universal – стандартного языка)» В.В. Дружинин и Д.С. Конторов [1976].

Вообще говоря, системный подход не является строго методологической концепцией, что отмечал еще А.А. Ляпунов [1980]: он выполняет эвристические функции, ориентируя конкретные экологические исследования в двух основных направлениях. Во-первых, его содержательные принципы позволяют фиксировать недостаточность старых, традиционных методов изучения экосистем для постановки и решения новых задач их целостного восприятия или исследования.  Во-вторых, понятия и принципы конструктивного системного подхода, изложенные далее, помогают привнести в практику новый стиль научного мышления, а также приемы и методы исследований, ориентированные на раскрытие сущности процессов трансформации энергии, передачи вещества и информации в экосистемах. Прямое отождествление системно-аналитических принципов с методами кибернетики или с математическим моделированием является слишком узкой их трактовкой, хотя в виде идеологически-концептуальной основы системный подход одинаково важен и для экологии и для самой математики, как: «упорядоченная и логическая организация данных и информации в виде моделей» [Джефферс, 1981].

Центральным понятием системологии является понятие «системы». Существует более тысячи ее определений [Урманцев, 1978], и, не углубляясь в терминологические изыски, примем следующее рабочее определение: система – совокупность элементов со связями между ними, подчиняющимися соответствующим законам композиции. К этому можно добавить, что каждый из элементов системы внутри себя считается неделимым, а с внешним миром система взаимодействует как единое целое.


На главную