Графическая модель позволяет конструировать сложные эко- и геосистемы.


Рис. 21.4. Блоковая схема, на которой показаны четыре
основных компонента, учитываемых при моделировании
экологических систем (Ю. Одум, 1986):
Е — движущая сила; Р — свойства; F — потоки; I — взаимодействие

По охвату территории все модели могут быть: локальными, региональными и глобальными.
В построении математических моделей сложных природных процессов выделяются следующие этапы.
1. Реальные явления, которые планируется смоделировать, должны быть тщательно изучены: выявлены главные компоненты и установлены законы, определяющие характер взаимодействия между ними. Если неясно, как связаны между собой реальные объекты, построение адекватной модели невозможно. На данном этапе нужно сформулировать вопросы, на которые ответ должна дать модель. Прежде чем строить математическую модель природного явления, надо иметь гипотезу о его течении.
2. Разрабатывается математическая теория, описывающая изучаемые процессы с необходимой деятельностью. На ее основе строится модель в виде абстрактных взаимодействий. Установленные законы должны быть облечены в точную математическую форму. Конкретные модели могут быть предоставлены в аналитической форме (системой аналитических уравнений) или в виде логической схемы машинной программы. Модель природного явления есть строгое математическое выражение сформулированной гипотезы.
3. Проверка модели — расчет на основе модели и сличения результатов с действительностью. При этом проверяется правильность сформулированной гипотезы. При значительном расхождении сведений модель отвергают или совершенствуют. При согласованности результатов модели используют для прогноза, вводя в них различные исходные параметры.
По Ю. Одуму (1986), моделирование обычно начинают с построения схемы или графической модели, часто представляющей собой блок-схему (см. рис. 21.4).
На рис. 21.4 буквами Р1 и Р2 обозначены два свойства, которые при взаимодействии (I) дают некое третье свойство Р3 (или влияют на него), когда система получает энергию от источника Е. Обозначены также пять направлений потоков вещества и энергии (F), из которых F1 — вход, a F6 — выход для системы как целого. Отсюда, в работающей модели экологической ситуации имеется как минимум четыре ингредиента или компонента: 1) источник энергии или другая внешняя движущая сила; 2) свойства, которые системо-аналитики называют переменными состояний; 3) направления потоков, связывающих свойства между собой и с действующими силами через потоки энергии и вещества; 4) взаимодействия или функции взаимодействий там, где взаимодействуют между собой силы и свойства, изменяя, усиливая или контролируя перемещение веществ и энергии или создавая качественно новые (эмерджен-тные) свойства. Блок-схема на рис. 21.4 может служить моделью лугопастбищной экосистемы, в которой Р1 — зеленые растения, превращающие солнечную энергию Е в пищу. В этом случае Р2 обозначает растительноядное животное, поедающее растения, а Р3 — всеядное животное, которое может питаться как растительноядными, так и растениями. Взаимодействие I может представлять несколько возможностей. Это может быть «случайный» переключатель, если наблюдения в реальном мире показали, что всеядное животное Р3 питается Р1 и Р2 без разбора в зависимости от их доступности. I может также иметь постоянное процентное значение при обнаружении, что рацион Р2 состоит, к примеру, на 80% из растительной и на 20% из животной пищи, независимо от того, каковы запасы P1 и Р2I может быть и «сезонным» переключателем в том случае, когда Р^ питается растениями в один сезон года и животными — в другой. Наконец, I может быть пороговым переключателем, если Р3 сильно предпочитает животную пищу и переключается на растения только тогда, когда уровень Р2 падает ниже определенного порога.
В качестве научной основы природопользования используется модель геосистемы (географической системы). Эта модель применяется в природопользовании для прогнозирования, а также с целью управления природопользованием посредством воздействия на один компонент для получения положительного эффекта от другого.
Природная геосистема рассматривается обычно как сравнительно простая географическая модель, саморегулирующаяся система. Ее целостность поддерживается взаимосвязью природных компонентов. В более сложные модели в качестве нового элемента вводится человек (общество), рис. 21.5.




Рис. 21.5. Модели разных видов геосистем — природной (А),


природно-технической (Б), интегральной (В)
Схематические рисунки и соответствующие им графические модели справа показывают увеличение числа элементов, слагающих каждую геосистему, и связей между ними: 1 — граница интегральной геосистемы; 2 — граница природно-технической геосистемы; 3 — граница природной геосистемы; 4 — природные компоненты, элементы; 5 — технические элементы, подсистемы; 6 — население; 7 — орган управления, принимающий и контролирующий решения; 8 — связи между компонентами, элементами, подсистемами; 9 — связи на входе и выходе систем

Человек способен не только приспосабливаться к природной геосистеме, но и ее преобразовывать.