Реферат на тему: Компьютерное моделирование в экологии

Введение

Экология - одно из слов, появившихся сравнительно недавно у всех на устах и на страницах газет и журналов. Ещё в 60-х годах XX века никто, кроме узких специалистов, его не знал, да и большинство из тех, кто знал, использовал в таком смысле, который вряд ли способен заинтересовать широкую общественность. А между тем, термину более 120 лет.

Математическое моделирование в экологии используется практически с момента возникновения этой науки. И, хотя поведение организмов в живой природе гораздо труднее адекватно описать средствами математики, чем самые сложные физические процессы, модели помогают установить некоторые закономерности и общие тенденции развития отдельных популяций, а также сообществ. Кажется удивительным, что люди, занимающиеся живой природой воссоздают её в искусственной математической форме, но есть веские причины, которые стимулируют эти занятия. Вот некоторые цели создания математических моделей в экологии:

- Модели помогают выделить суть или объединить и выразить с помощью нескольких параметров важные разрозненные свойства большого числа уникальных наблюдений, что облегчает экологу анализ рассматриваемого процесса или проблемы.

- Модели выступают в качестве "общего языка", с помощью которого может быть описано каждое уникальное явление, и относительные свойства таких явлений становятся более понятными.

- Модель может служить образцом "идеального объекта" или идеализированного поведения, при сравнении с которым можно оценивать и измерять реальные объекты и процессы.

- Модели действительно могут пролить свет на реальный мир, несовершенными имитациями которого они являются.

Цель данной работы - познакомиться с некоторыми методами компьютерного моделирования в экологии и доказать важность компьютеров в моделировании экологических процессов.

Однако математическое (компьютерное) моделирование в экологии - достаточно обширная область исследования и по выбору объектов моделирования, и по набору методов, и по спектру решаемых задач. Поэтому довольно трудно охватить сразу все аспекты моделирования. Внимание в данной работе обращено на два класса методов: моделирование с помощью дифференциальных уравнений и методы, основывающиеся на экстремальных принципах биологии. Если примеры вариационных моделей относятся к довольно широкому кругу растительных и животных сообществ, то для подходов, основанных на дифференциальных уравнениях, в виду обширности материала внимание сконцентрировано на моделировании сообществ микроорганизмов.

Модели каждого из методов, безусловно, обладают своими достоинствами и недостатками. Так, дифференциальные или разностные уравнения позволяют описывать динамику процессов в режиме реального времени, тогда как вариационные методы, как правило, предсказывают лишь конечное стационарное состояние сообщества. Но на пути имитаций с помощью уравнений возникают трудности как принципиального, так и технического характера. Принципиальная трудность состоит в том, что не существует систематических правил вывода самих уравнений. Процедуры их составления основываются на полуэмпирических закономерностях, правдоподобных рассуждениях, аналогиях и искусстве модельера. Технические трудности связаны с высокой размерностью задач по моделированию сообществ. Для существенно многовидовых сообществ, потребляющих многочисленные ресурсы, требуется подбор сотен коэффициентов и анализ систем из десятков уравнений.

Оглавление

- Введение.3

- Компьютерное моделирование в экологии

- Заключение.23

- Список литературы24

Заключение

Таким образом, ситуация сосуществования видов возможна только, когда точка () лежит в секторе II. На плоскости область значений L1 и L2, при которых виды могут сосуществовать, задается сектором с вершиной в точке () и сторонами, параллельными сторонам сектора II (рис. ).

Рис.

В области x1, x2 сосуществуют два вида. L1, L2 - общие запасы питательных веществ

В итоге, можно выделить 12 различных способов заполнения плоскости биогенов (три варианта принадлежности точки () одному из секторов, каждый из которых делится на четыре по положению значений на оси L1 и на оси L2). Причем, кроме случаев, когда области доминирования прилегают друг к другу, существуют варианты наложений различных исходов (в этой ситуации результат зависит от начального значения биомасс), а также разрывы, внутри которых происходят колебания.

Безусловно, можно сказать, что привлечение компьютеров существенно раздвинуло границы моделирования экологических процессов. С одной стороны, появилась возможность всесторонней реализации сложных математических моделей, не допускающих аналитического исследования, с другой - возникли принципиально новые направления, и, прежде всего, - имитационное моделирование.

Список литературы

1. Бигон М., Харпер Дж., Таусенд К. Экология: В 2 т. М.: Мир, 1989.

2. Бродский А.К. Краткий курс общей экологии. СПб.: Изд-во СПбГУ, 1992.

3. В.П.Зайцева, А.В.Паялов. В помощь учителю. Мурманск, 1999

4. Хованов Н.В. Биометрия. СПб., 1994.

5. Гублер Е.В. Вычислительные методы анализа и распознавания патологических процессов. М.: Медицина, 1978.

6. Акоев И.Г., Максимов Г.К., Малышев В.М. Лучевое поражение млекопитающих и статистическое моделирование. М., 1972.