Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Введение в экологию 2 страница




Однако вид, занимая в биосфере особое положение, до сих пор не стал предметом глубоких экологических исследований. Вот почему развитие эйдэкологии – насущная задача ближайшего времени.

Синэкология (от гр. syn – вместе), или экология сообществ (биоценология), изучает ассоциации популяций разных видов растений, животных и микроорганизмов, образующих биоценозы, пути формирования и развития последних, структуру и динамику, взаимодействие их с физико-химическими факторами среды, энергетику, продуктивность и другие особенности. Базируясь на аут-, дем- и эйдэкологии, синэкология приобретает четко выраженный общебиологический характер. В основе аут-, дем- и эйдэкологических исследований лежат особь (организм), популяция и вид конкретной группы живых существ (животные, растения, микроорганизмы). Синэкологические же исследования направлены на изучение сложного многовидового комплекса взаимосвязанных организмов (биоценоз), существующего в строго определенной физико-химической среде, на рассмотрение с качественной и количественной стороны каждого из его компонентов во взаимодействии друг с другом.

Указанное подразделение экологии объективно отражает организацию проведения исследований на четырех различных соподчиненных уровнях: особи, популяции, вида и биоценоза. Многие экологи и большие научные коллективы ведут плодотворные исследования на биогеоценотическом (экосистемном) и биосферном уровнях. Однако подразделения экологии, изучающие высшие уровни интеграции живой природы, еще не имеют специальных названий.

Между всеми подразделениями и направлениями современной экологии существует тесная взаимосвязь и преемственность, хорошо прослеживаемая в определении сущности экологии, предложенном Н. П. Наумовым: «Экология имеет дело лишь с той стороной взаимодействия организмов со средой, которая обусловливает развитие, размножение и выживаемость особей, структуру и динамику образуемых ими популяций видов, структуру и динамику сообществ разных видов и исторически сложившиеся на их основе: 1) специфические приспособления видов; 2) внутривидовые отношения и специфическую структуру вида; 3) сообщества популяций разных видов, различные на разных участках земной поверхности, их взаимные приспособления, обеспечивающие биогенный круговорот веществ».

Таким образом, в зависимости от того, на что обращается основное внимание – на особь (организм), популяцию, вид или на комплекс видов – проводятся аутэкологические, демэкологические, эйдэкологические либо синэкологические исследования.

Глава 2. МЕТОДЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

 

Полевые, лабораторные и экспериментальные исследования. Экология, как было отмечено, имеет свою специфику: объектом ее исследования служат не единичные особи, а группы особей, популяции (в целом или частично), и их сообщества, т. е. биологические макросистемы. Многообразие связей, формирующихся на уровне биологических макросистем, обусловливает разнообразие методов экологических исследований.

Для эколога первостепенное значение имеют полевые исследования, т. е. изучение популяций видов и их сообществ в естественной обстановке, непосредственно в природе. При этом обычно используются методы физиологии, биохимии, анатомии, систематики и других биологических, да и не только биологических, наук. Наиболее тесно экологические исследования связаны с физиологическими. Однако между ними имеется принципиальная разница. Физиология изучает функции организма и процессы, протекающие в нем, а также влияние на эти процессы различных факторов. Экология же используя физиологические методы, рассматривает реакции организма как единого целого на констелляцию внешних факторов, т. е. на совместное воздействие этих факторов при строгом учете сезонной цикличности жизнедеятельности организма и внутрипопуляционной разнородности.

Полевые методы позволяют установить результат влияния на организм или популяцию определенного комплекса факторов, выяснить общую картину развития и жизнедеятельности вида в конкретных условиях.

Однако наблюдения не могут дать вполне точного ответа, например, на вопрос, какой же из факторов среды определяет характер жизнедеятельности особи, вида, популяции или сообщества. На этот вопрос можно ответить только с помощью эксперимента, задачей которого является выяснение причин наблюдаемых в природе отношений. В связи с этим экологический эксперимент, как правило, носит аналитический характер. Экспериментальные методы позволяют проанализировать влияние на развитие организма отдельных факторов в искусственно созданных условиях и таким образом изучить все разнообразие экологических механизмов, обусловливающих его нормальную жизнедеятельность.

На основе результатов аналитического эксперимента можно организовать новые полевые наблюдения или лабораторные эксперименты. Выводы, полученные в лабораторном эксперименте, требуют обязательной проверки в природе. Это дает возможность глубже понять естественные экологические отношения популяций и сообществ.

Эксперимент в природе отличается от наблюдения тем, что организмы искусственно ставятся в условия, при которых можно строго дозировать тот или иной фактор и точнее, чем при наблюдении, оценить его влияние.

Эксперимент может носить и самостоятельный характер. Например, результаты изучения экологических связей насекомых дают возможность установить факторы, влияющие на скорость развития, плодовитость, выживаемость ряда вредителей (температура, влажность, пища).

В экологическом эксперименте трудно воспроизвести весь комплекс природных условий, но изучить влияние отдельных факторов на вид, популяцию или сообщество вполне возможно.

Примером экологических экспериментов широких масштабов могут служить исследования, проводимые при создании лесозащитных полос, при мелиоративных и различных сельскохозяйственных работах. Знание при этом конкретных экологических особенностей многих растений, животных и микроорганизмов позволяет управлять деятельностью тех или иных вредных или полезных организмов.

В современных условиях экологические исследования играют существенную роль в решении ряда теоретических и практических задач. Динамика численности организмов, сезонное развитие, расселение и акклиматизация полезных и вредных видов, прогнозы размножения и распространения – вот основные в настоящее время экологические проблемы. Разработка их требует рационального сочетания полевых, лабораторных и экспериментальных исследований, которые должны взаимно дополнять и контролировать друг друга.

Изучение растительных ассоциаций. В 1910 г. на Брюссельском международном ботаническом конгрессе за основную единицу растительного покрова была принята ассоциация. Определение растительной ассоциации уточняется до сих пор. Однако нет необходимости приводить все существующие формулировки данного понятия. Мы будем придерживаться взглядов отечественных геоботаников, и в частности В. Н. Сукачева, согласно которым растительной ассоциацией называется основная единица классификации растительного покрова, которая представляет совокупность однородных фитоцено- з0в с одинаковой структурой, видовым составом и со сходными взаимоотношениями организмов как друг с другом, так и со средой. Любая растительная ассоциация тесно связана с климатом, почвой, населяющими ее животными, характеризуется определенной продуктивностью и изменяется в зависимости от условий и флористического состава.

Чаще всего ассоциацию называют по двум господствующим в ней растениям. Так, бор-зеленомошник, бор-брусничник, бор-кисличник довольно четко характеризуют растительные ассоциации. Но не всегда в ассоциации можно вычленить два типичных растения. Тогда ее называют по господствующим в ней видам. К примеру: ельник сфагново-травяной, сосновый бор-черничник с моховым покровом, сосняк с брусникой в напочвенном покрове на сухой и бедной почве; дубрава со снытью в травяном покрове.

Сходные ассоциации объединяются в группы, группы – в формации, затем следуют группы формаций, классы формаций и типы растительности.

Специфическим методом исследования ассоциаций является закладка и описание пробных площадей и учетных площадок.

Размеры пробных площадей для травяных сообществ обычно колеблются в пределах от 1 до 100 кв. м, для лесов– от 100 до 5000 кв. м. Они могут иметь строго определенную форму (прямоугольник, квадрат) или естественные границы изучаемого сообщества. На пробной площади производится общее описание растительности.

Для более точного подсчета всходов деревьев, побегов, отдельных видов растений в пределах пробной площади выделяются учетные площадки, обычные размеры которых не превышают 1–4 кв. м, а для определения биомассы травостоя – 0,25 кв. м.

При характеристике растительных сообществ производится подробное качественное и количественное описание их.

При описании растительных сообществ прежде всего составляется список растений в определенной последовательности: деревья, кустарники, кустарнички и полукустарники, многолетние, однолетние травы, мхи, лишайники, грибы, водоросли. При этом в каждой группе растения располагаются в систематическом либо в алфавитном порядке.

Кроме того, отмечаются угнетенные и буйно развитые виды, т. е. их жизненность. Часто этот показатель устанавливается путем взвешивания сухой массы, приходящейся на единицу площади, что даст точный количественный учет.

Описывается также ярусность, мозаичность (микрогруппировки) и фенология (периодичность в развитии). Ярусы обозначаются римскими цифрами, начиная с верхнего. При характеристике микрогруппировок в пределах пробной площади закладывают более мелкие, метровые площадки. Их размещают так, чтобы по возможности охватить все типы микрогруппировок (микроассоциаций), или исследование ведут по линейным транссектам. В каждой микрогруппировке описывают преобладающие виды растений и специфические условия среды (микрорельеф, влажность, накопление ветоши и др.). При характеристике периодичности отмечается фенологическая фаза каждого описываемого вида. Обычно фенология изучается не на всей пробной площади, а на учетных площадках.

Важным признаком сообщества является его физиономичность. Здесь обращается внимание на состояние ассоциации, на ее общий вид, на момент появления цветущих, плодоносящих, отмирающих и вегетирующих растений.

После описания структуры растительной ассоциации характеризуют место обитания сообщества: рельеф, склон (если таковой имеется), почву (окраска, структура, мощность горизонтов), ее скелет (включения), механический состав, органические остатки (в толще и па поверхности), а также подстилку в лесах или войлок в степях. Важно дать агрономическую или лесоводческую оценку почвы и определить тип и разность, к которым она принадлежит (чернозем, подзол, бурая, лесная, торфянистая).

Для более полной характеристики почвы образцы ее подвергаются лабораторному анализу, при котором следует определить не только химический и механический состав, но и выяснить особенности микрофауны и микрофлоры и прежде всего установить тип бактериального процесса (анаэробный, аэробный).

Вместе с описанием пробных площадей описывается геоботанический профиль. Этот метод четко показывает связь растительности и рельефа, что имеет особое значение в гористой местности. С этой целью выбирают какой-то ориентир и в данном направлении отмечают все изменения в растительности по уклону местности. По полученным результатам вычерчивают профиль описываемой площади.

Существенным показателем является хозяйственная оценка ассоциации. Для лесных угодий отмечается бонитет древостоя и обеспеченность семенным возобновлением. Для сенокосов и пастбищ – наличие в травостое полезных и вредных растений, степень плодородия почвы и поедаемости различных растений животными.

Применяются и другие методы для изучения растительных ассоциаций.

Химическими методами устанавливают накопление тех или иных минеральных и органических веществ в отдельных растениях определенного сообщества, в сообществе в целом, одними и теми же видами в разных сообществах. Этими методами также изучаются выделения растений, влияющие на соседние, на всю ассоциацию, на круговорот элементов питания в сообществе.

Важны и физиологические методы, с помощью которых в полевых условиях исследуют физиологические процессы, происходящие в отдельных растениях и сообществах в целом.

Физиологические и химические исследования имеют большое значение, поскольку фитоценозу принадлежит основная роль в аккумуляции и превращении веществ и энергии в биогеоценозе.

Учетные площадки закладываются при определении минимального ареала ассоциации.

Как известно, каждая растительная ассоциация состоит из многочисленных участков. Среди них нет абсолютно тождественных, обладающих одинаковым растительным покровом. Есть виды, характерные для всех участков или только для некоторых. Виды, свойственные данной ассоциации, называются константами. Константы разделяются на 10 классов. Константы X класса встречаются на 91 – 100 % участков, IX–на 81–90 % и т. д. Константность многих видов по мере увеличения размеров площадок вначале растет, а затем становится постоянной. Наименьший размер площади, включающий все ее константы, называется минимальным ареалом ассоциации.

Однако более объективную характеристику всех признаков сообщества дает не минимальный ареал, а площадь выявления, т. е. минимальная площадь, на которой выявляются все наиболее существенные особенности изучаемого сообщества.

Завершающим этапом изучения растительных ассоциаций служит геоботаническое картирование, которое производится на основе описания пробных площадей, профилей и т. д. В зависимости от масштаба на карту наносятся либо растительные ассоциации, либо группы ассоциаций, формации. При картировании широко применяется аэрофотосъемка.

Экологическое изучение животных. Одной из характерных черт экологических исследований животных является изучение их питания, т. е. определение состава пищи и количества ее компонентов. Эти показатели могут изменяться в течение сезона. Для учета их анализируется содержимое желудков, погадок и остатков пищи, химический состав самой пищи, устанавливаются важнейшие компоненты и их значение для жизни животных на разных фазах развития и в различные сезоны.

При изучении животных, так же как и растений, важно знать абиотические условия среды (химизм, влажность, температура, степень освещенности, в целом метеорологические, почвенные, гидрологические факторы) и биотические связи в сообществе.

Состав популяций видов животных, их структура, количество и другие показатели зависят от динамики размножения. Вот почему большое внимание уделяется вопросам размножения животных. Решение их позволяет выяснить фенологию размножения, степень участия в нем особей разного возраста и различного физиологического состояния, интенсивность размножения популяции, а также зависимость всех этих показателей от абиотических и биотических факторов.

Знание особенностей поведения животных в разные сезоны, периоды жизни, в той или иной среде обитания также весьма существенно, поскольку с этими показателями связано состояние популяции, способность ее приспосабливаться к изменяющимся условиям.

Чтобы изучить образ жизни животных, их сезонные биологические циклы, необходимо выявить закономерности миграций и размещения популяций. Для этого используются различные способы мечения животных (кольцевание птиц, закрепление на теле млекопитающих меток, окраска, прикрепление к телу радиопередатчиков, введение в организм меченых атомов и т. д.).

Для определения состояния организма и популяции все большее распространение получает метод морфофизиологических индикаторов. Он основан на том, что отдельные органы животного весьма чувствительны к изменению внешних факторов, и их размеры и вес в новых условиях среды меняются относительно размеров и веса тела. Это существенным образом сказывается на состоянии организма.

Экологические исследования животных, как и растений, направлены на изучение у них интенсивности газообмена, водного обмена, накопления запасных питательных веществ, темпов роста, скорости размножения, биохимических процессов и ряда других показателей.

Для этого широко применяются общенаучные и общебиологические методы, но в отличие, например, от физиологических или анатомических исследований, когда изучается отдельный организм или процесс, происходящий в нем, в экологии с помощью этих методов мы познаем макросистему, т. е. группу особей, популяцию или сообщество.

Основные показатели численности организмов. Учет численности организмов и ее динамика являются основными показателями экологических исследований.

Количественный учет может быть визуальным (глазомерным) и инструментальным. При визуальном учете организмы подсчитываются на определенном участке (площадный учет), маршруте (линейный учет) или в определенном объеме воды, почвы (объемный учет). Такой учет менее точный, чем инструментальный, при котором используются различные приборы. Например, в гидробиологии широко применяются дночерпатели и планктоночерпатели, позволяющие довольно точно подсчитать количество водных организмов на той или иной площади или в конкретном объеме.

Различают также полный и выборочный учеты. Полный учет обычно применяется в лабораторных условиях. При этом подсчитываются все без исключения организмы. В природных условиях такая возможность практически исключена, и здесь, как правило, применяется выборочный учет – подсчитывается население на определенном участке (пробные площади, учетные площадки) и производится пересчет на всю площадь, занимаемую популяцией или сообществом. Выборочный учет может быть абсолютным и относительным. При абсолютном учете подсчитываются все организмы на пробной площади или в каком-то объеме. При относительном учете численность организмов учитывается приблизительно. Например, количество зверьков, попавших в определенное число ловушек на той или иной территории за сутки; количество птиц или растений, обнаруженных на маршруте.

В экологии используют следующие основные показатели численности организмов.

Встречаемость (частота встречаемости) – это относительное число выборок, в которых представлен данный вид. Этим показателем обычно пользуются ботаники. Степень встречаемости зависит от относительных размеров выборки. Кроме того, чем больше выборок, тем точнее можно выявить виды, свойственные большинству из них или только некоторым.

Встречаемость характеризует распределение вида па пробной площади (выборка). Обычно на исследуемой площади намечается до 50 мелких выборок. Если вид встречается менее чем на 25 % выборок – он случайный, более чем на 50 % – встречаемость его высокая. В геоботанике часто рассчитывается коэффициент встречаемости, т. е. процентное отношение числа площадок, где вид зафиксирован, к общему числу площадок.

Обилие – это количество особей вида либо всего сообщества, приходящееся на единицу площади или объема.

При описании растительных ассоциаций для характеристики обилия чаще всего пользуются 5-балльной шкалой Хульта: 5 – очень обильно, 4 – обильно, 3 – не обильно, 2 – мало, 1·– очень мало.

При учете животных различают разовое обилие и среднее для всего пространства за определенный период (сезон, месяц, год). Причем в данных исследованиях обилие часто называется плотностью населения.

Доминирование (относительное обилие) представляет собой отношение числа особей данного вида к общему числу особей всех видов, выраженное в процентах. Оно характеризует преобладание одного вида над другими. В геоботанике этим показателем пользуются в основном при исследовании растений одинаковых размеров.

Покрытие – площадь, покрываемая надземными частями того или иного вида растения в сообществе. Различают истинное покрытие (процент площади, занятый основаниями побегов растений) и проективное (процент площади, покрываемый верхними частями растений). В травостоях эти показатели обычно определяются при помощи специальных приборов (сеточки учета, масштабные вилочки, квадрат-сетки, зеркальные сеточки), в лесоводстве – полнотой древостоя, покрытием стволами (сумма поперечного сечения всех стволов данного вида на уровне груди человека от поверхности земли), кронами или сомкнутостью крон (отношение поверхности почвы, затененной кронами деревьев, ко всей поверхности почвы пробной площади).

Биомасса – это общая масса особей одного вида, группы видов или сообщества в целом, приходящаяся на единицу поверхности или объема местообитания. Выражается она в массе сырого или сухого вещества, а также углерода или азота (грамм на квадратный или кубический метр). Биомасса растений носит название фитомассы, животных – зоомассы. По биомассе отдельных компонентов судят о количественных соотношениях масс организмов. С помощью количественного учета устанавливают разовую, начальную (в начале вегетационного периода), конечную (в конце вегетационого периода), среднюю (за какой-то период времени – месяц, год) биомассу.

Прирост биомассы организмов вида или всего сообщества за определенный период называется продукцией. Например, биомасса зерна пшеницы, полученная с гектара, является продукцией за год, или урожаем.

При специальных исследованиях, кроме перечисленных, используют и другие показатели численности организмов: индекс плотности, удельную продукцию, продуктивность, преобладание (весовой и объемный методы) и др.

Все показатели количественного учета имеют большое теоретическое и практическое значение. Позволяя выявить биологические ресурсы отдельных биогеоценозов и биосферы в целом, они дают возможность делать кратковременные и долгосрочные прогнозы численности полезных и вредных видов, разрабатывать меры по охране и рациональному использованию природных ресурсов.

Математические методы и моделирование. При экологическом исследовании, которое обычно проводится на определенном количестве особей, изучаются природные явления во всем их многообразии: общие закономерности, присущие макросистеме, ее реакции на изменения условий существования и др. Но каждая особь, индивидуум, неодинаковы, отличны друг от друга. Кроме того, выбор особи из всей популяции носит случайный характер. И лишь применение методов математической статистики дает возможность по случайному набору различных вариантов определить достоверность тех или иных результатов (степень отклонения их от нормы, случайны отклонения или закономерны) и получить объективное представлениео всей популяции.

Однако как только было установлено, что все биологические системы, в том числе и надорганизменные макросистемы, обладают способностью к саморегуляции, ограничиваться методами математической статистики стало невозможно. Поэтому в современной экологии широко применяются методы теории информации и кибернетики, тесно связанные с такими областями математики, как теория вероятности, математическая логика, дифференциальные и интегральные исчисления, теория чисел, матричная алгебра.

В последнее время широкое распространение получило моделирование биологических явлений, т. е. воспроизведение в искусственных системах различных процессов, свойственных живой природе. Так, в «модельных условиях» были осуществлены многие реакции, протекающие в растении при фотосинтезе. Примером биологических моделей может служить и аппарат искусственного кровообращения, искусственная почка, искусственные легкие, протезы, управляемые биотоками мышц и др.

В различных областях биологии широко применяются так называемые живые модели. Несмотря на то, что различные организмы отличаются друг от друга сложностью структуры и функции, многие биологические процессы у них протекают практически одинаково. Поэтому изучать их удобно на более простых существах. Они-то и становятся живыми моделями. В качестве примера можно привести зоохлореллу, которая служит моделью для изучения обмена веществ; моделью для исследования внутриклеточных процессов являются гигантские растительные и животные клетки и т. д.

Основной задачей биологического моделирования является экспериментальная проверка гипотез относительно структуры и функции биологических систем. Сущность этого метода заключается в том, что вместе с оригиналом, т. е. с какой-то реальной системой, изучается его искусственно созданное подобие – модель. В сравнении с оригиналом модель обычно упрощена, но свойства их сходны. В противном случае полученные результаты могут оказаться недостоверными, не свойственными оригиналу. Т. Г. Гильманов (1980) указывает: «Одно из достоинств метода моделирования состоит в возможности построения моделей с «удобной реализацией», ибо удачный выбор реализации делает исследование модели несравненно более легким, чем исследование оригинала, и в то же время позволяет сохранить существенные черты его состава, структуры и функционирования».

В зависимости от особенностей оригинала и задач исследования применяются самые разнообразные модели (схема 2).

Реальные (натурные, аналоговые) модели, если таковые удается создать, отражают самые существенные черты оригинала. Например, аквариум может служить моделью естественного водоема. Однако создание реальных моделей сопряжено с большими техническими трудностями, так как пока еще не удается достичь точного воспроизведения оригинала.

Знаковая модель представляет собой условное отображение оригинала с помощью математических выражений или подробного описания.

Наибольшее распространение в современных экологических исследованиях получили концептуальные и математические модели и их многочисленные разновидности. Разновидности концептуальных моделей характеризуются подробным описанием системы (научный текст, схема системы, таблицы, графики и т.д.). Математические модели являются более эффективным методом изучения экологических систем, особенно при определении количественных показателей. Математические символы, например, позволяют сжато описать сложные экологические системы, а уравнения дают возможность формально определить взаимодействия их различных компонентов. Процесс перевода физических или биологических представлений о любой экологической системе в ряд математических зависимостей и операции над ними называются системным анализом, а сама математическая система – моделью. Следует отметить, что математические модели являются неполным абстрактным отображением реального мира.

 

В качестве примера рассмотрим простейшее дифференциальное уравнение, описывающее рост популяции какого-либо вида:

dx/dt = rх,

где x – плотность популяции в момент времени t; r – истинная скорость роста, принятая постоянной. Решением этого уравнения является функция

x = x0ert,

где x0 – плотность популяции в момент времени t = 0.

Следовательно, если проводить наблюдение за большой выборкой особей в течение короткого периода времени Δ t, то доля особей, размножившихся в течение этого периода, будет равна r Δ t. Значит, возрастной состав популяции не изменяется во времени. Но это справедливо лишь для ограниченного периода времени, так как возрастная структура популяции будет приближаться к устойчивой лишь тогда, когда специфичные для каждой возрастной группы рождаемость и смертность остаются постоянными. Такого состояния популяция может достичь только при постоянстве условий среды, избытке необходимых ресурсов и отсутствии эволюционных процессов (изменений). Но в естественных условиях этого никогда не наблюдается.

Как видно, при отсутствии реальных моделей математический подход становится все более отвлеченным. При исключении же математического подхода часто бывает трудно уловить общий смысл реальной модели. Вот почему в современной экологии реальные и знаковые модели используются параллельно, дополняя и обогащая друг друга.

Первыми математическими моделями простейших экологических систем хищник – жертва и паразит – хозяин были теоретические разработки В. Вольтерры, сделанные в 1931 г. Они послужили толчком для построения более сложных моделей процессов пищевых отношений популяций в биоценозах. С появлением быстродействующих электронно-вычислительных машин возникли возможности моделирования еще более сложных саморегулирующихся систем с обратной связью – популяций, биоценозов и биогеоценозов.

На основе математического моделирования успешно изучаются микробные популяции и популяции одноклеточных водорослей, выращиваемых в культиваторах, исследуются явления внутривидовой конкуренции и различные формы межвидовых взаимоотношений. Важное место занимает попытка математического моделирования в экологических исследованиях, направленных на использование ресурсов природы так, чтобы в ней не нарушалось биологическое равновесие. Для этого нужно не только знать сущность основных взаимодействий и процессов, протекающих в биогеоценозах, в биосфере в целом, но и с помощью математических методов прогнозировать их, хотя бы на ближайшее будущее. Как отмечает А. А. Ляпунов (1970), «задачи изучения математических моделей биогеоценозов состоят в том, чтобы сопоставить кинетику явлений, подсказываемую моделью, с той, которая наблюдается в действительности, и, опираясь на это сопоставление, довести модель до достаточно хорошего согласия с действительностью. Тогда такие модели станет возможным использовать для практических прогнозов, а также для выбора рационального вмешательства человека в жизнь природы, с тем чтобы обеспечить такое использование природных ресурсов, при котором бы они должным образом самовоспроизводились».

Вполне очевидно, что по мере развития науки методы математического моделирования биологических систем будут все шире использоваться в различных экологических исследованиях.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-11-06; Просмотров: 2196; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.046 сек.