|
Читайте также: |
У сучасних умовах науково-технічного прогресу вплив людини на навколишнє середовище набув глобальних масштабів, прирівняних до геологічних переворотів. Реальна загроза незворотних негативних наслідків антропогенного впливу на безпеку життєвого простору у зв¢язку з порушенням екологічної рівноваги планети висунула питання, пов¢язані з динамікою еколого-економічних систем, на передній план стратегії виживання людства.
Соціально-економічні процеси взаємодії людини з навколишнім середовищем настільки складні і масштабні, що сподіватися на їх стихійну адаптацію у сприятливому для людини напрямку нерозумно і небезпечно. Сучасна діяльність висуває задачу вивчити дію всієї сукупності факторів, які обумовлюють розвиток людства, з одного боку, та шляхів свідомого керування цим процесом, - з іншого, на основі урахування примату екологічних інтересів.
Сьогодні керування соціально-економічними і еколого-економічними системами стає однією з основних форм людської діяльності. Це вимагає уміння обліку і врахування великої кількості багаторівневих взаємодій, динамічний характер розвитку систем у цілому та їх окремих елементів і підсистем. У цих умовах важливим інструментом аналізу стану довкілля є методи математичного моделювання.
Сучасна глобальна ситуація вимагає невідкладного вирішення нагальних екологічних проблем. На даному етапі поряд з оцінкою і контролем забруднення середовища виникла можливість здійснення прогнозу змін його стану та використання його результатів у механізмі регулювання антропогенних факторів впливу на довкілля за умови наявності інформаційного забезпечення як щодо концентрації полютантів у середовищі, так і щодо методів оцінки та прогнозу його стану. Саме цю функцію покликане здійснювати моделювання.
Курс “Моделювання і прогнозування стану навколишнього середовища” є самостійною науково-прикладною дисципліною.
Об’єктом його дослідження є навколишнє середовище в цілому та його окремі складові.
Мета курсу - засвоєння студентами професійних знань і навичок та формування екологоорієнтованого світогляду.
Завдання курсу визначені необхідністю вивчення екологічних процесів і закономірностей, правил і вимог щодо охорони довкілля.
Основним завданням є формування екологічних принципово нових напрямків трансформації поглядів на зв’язки між людиною і середовищем життя.
Даний посібник “Локальні моделі прогнозування стану екологічного простору” укладений на основі “Освітньо-професійної програми вищої освіти за професійним спрямуванням 0401 Міністерства освіти і науки України та лекцій, прочитаних автором з курсу “Моделювання і прогнозування стану навколишнього середовища”.
Основна увага в ньому приділена методам і засобам моделювання і прогнозування екостану довкілля на прикладі локальних моделей. Наведені також методи розрахунку оцінки стану і якості окремих компонент середовища і їх ранжування та розглядаються збуджувальні мотиви і стимули формування ефективної екологічної позиції.
Цей курс призначений для допомоги студентам в одержанні професійних знань щодо екопроцесів і їх моделювання, сприяє систематизації екологічних уявлень, формуванню пріоритетів екологічно безпечного сталого розвитку суспільства й більш ефективних шляхів досягнення цих екоцілей та послідовному заміщенню методичних положень на більш екологічно досконалі.
Може бути корисним для студентів і викладачів суміжних спеціальностей та фахівців з питань охорони довкілля і проблем природокористування.
РОЗДІЛ 1 ВСТУП ДО НАУКОВИХ ОСНОВ
ЕКОЛОГІЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ
1 ЕКОЛОГІЧНА Система як об¢єкт моделювання
1.1 Загальні положення
Успішний результат будь-якої справи залежить від професіоналізму та досвіду її виконавців.
Існує декілька способів накопичення досвіду у процесі виробничої або організаційної діяльності. У найпростішому випадку при здійсненні заходів можна набути досвіду шляхом серії спроб, для кожної з яких можливий лише один із двох результатів: успіх або невдача. З цією метою програма дій поділяється на кілька окремих елементів дій.
Якщо при практичному виконанні деякі дії приводять до успіху, то в подальшому піддають випробуванням чергові дії з їх наміченого ряду. Коли після якоїсь дії виявляється невдача, тобто негативний результат, тоді намічений план переглядають, і обирається нова послідовність дій для досягнення поставленої мети.
Суть нагромадження досвіду зводиться до завдання щодо вибору такої послідовності дій, щоб кожне з них приводило до успіху, та в результаті їх здійснення була досягнута мета, тобто всі заходи було виконано з успіхом.
Ця схема є типовим прикладом накопичення досвіду. Здійснюючи заходи, подібні до раніше виконаних, виконавець проходить шлях усього ланцюжка спроб вдруге значно швидше і більш якісно, ніж першого разу. Тому результат повторного виконання уже знайомих дій виявляється набагато якіснішим, а час їх виконання значно коротшим.
Проте цей метод має багато недоліків. Перш за все ланцюг послідовності елементарних дій при першому її здійсненні може виявитися занадто довгим, зайняти багато часу, вести до мети не зовсім прямим коротким шляхом.
Крім того, невдачі, неминуче трапляючись у ході виконання цієї послідовності дій, можуть призвести до суттєвих втрат (зокрема, матеріальних, моральних, часу), ціна яких іноді перевищує ціну досягнутого успіху.
Набутий таким чином досвід надто дорогий, коли втрати методу не окуповуються успішним результатом. Отже, для уникнення цього логічно випливає, що накопичення досвіду методом спроб повинно здійснюватися не в реальних масштабах, а лише в подібних, схожих на дійсні, і не з фактичним досліджуваним об’єктом, а з його копією, замінником, імітатором.
Таким чином, реальний процес накопичення досвіду може бути замінений імітацією цього процесу.
Імітація при цьому може мати різноманітний характер: від уявного оперування з об¢єктами на рівні мислення, здійснюваного лише в свідомості (наприклад, обдумування), до випробування технічних моделей, створених із якогось матеріалу, а також вивчення поведінки абстрактних математичних схем (систем), в якомусь сенсі аналогічних реальному (досліджуваному) об¢єкту. Імітація застосовується не лише для вироблення найбільш прийнятної послідовності дій, але й у процесі пізнання природи, її закономірностей, тобто у наукових дослідженнях.
Модель, яка імітує досліджуваний об¢єкт і складена відповідно до певної наукової гіпотези, може бути засобом підтвердження правильності цієї гіпотези або для її спростування. Так, тисячоліття тому передові цивілізації давнини дотримувалися геліоцентричної моделі Сонячної системи (цьому навчали ще Конфуцій і Платон). У свій час Птоломеєм була побудована геліоцентрична модель, якої і дотримувалися до того часу, коли, спираючись на фактичні дані і виміри, Коперник не побудував геліоцентричну модель, якою й послуговується наука з того часу як моделлю системи небесних тіл.
Прагнення людини створити модель своєї домівки – Землі - губиться глибоко у сивій давнині. Такими були плани земельних ділянок, географічні і топографічні карти місцевості, глобуси. Вони узагальнювали досвід, були штучною імітацією місцевості, допомагали найбільш раціонально використовувати посівні площі, здійснювати будівництво, прокладати маршрути, планувати бойові дії.
Особливого значення моделювання набуло з розвитком техніки. Оскільки створення машин вимагає, як правило, великих витрат, тому для забезпечення можливості вибору найбільш раціональної конструкції доцільно це здійснювати на більш дешевих фізичних моделях з імітуванням їх технічних параметрів, умов їх використання і функціонування.
Паралельно з розвитком фізичних моделей техніки і технології розвивалися теоретичні методи, які дозволяли ще до виготовлення виробу імітувати або прогнозувати техніко-економічні й інші параметри цього проекту. Ці методи використовували, як правило, математичний апарат і мали яскраво виражений кількісний характер.
Практично в усіх технічних галузях з¢явилися свої спеціалізовані теоретичні моделі із загальнонауковою основою. Та чисто теоретичний підхід до розв¢язання технічних проблем не є всеохоплюючим, універсальним, оскільки на практиці можливі випадки, коли виготовлення виробу не відповідає теоретичному розрахунку або коли цей виріб у виробничих умовах поводить себе не так, як це очікувалося теоретично. Тому обов¢язковою вимогою є проведення випробування моделей в умовах, які щонайближче імітують реальні.
1.2 Моделювання в екології
Застосування методів моделювання в екології має ще більше значення, ніж у техніці, тому, що необхідно вирішувати завдання, дуже складні, недостатньо вивчені, до того ж занадто високовартісні та дуже складно прогнозовані за своїми віддаленими наслідками.
Із самого принципу екології випливає, що завдання наукових досліджень у галузі охорони довкілля, які виконуються за допомогою математичних методів, мають більш високий рівень складності і відповідальності за наслідки. Вони потребують більшого обсягу інформації, розвинутого методичного забезпечення, високої точності одержуваних результатів і високої імовірності їх досягнення.
Чим складніші проблеми наукового дослідження виникають в екології, тим більш досконалими повинні бути методи моделювання, тим вищі їх роль і значення. В принципі, будь-яку математичну модель можна назвати імітацією екологічного процесу. Проте цей термін є більш точним, якщо модель відтворює не тільки статистичний взаємозв¢язок між об¢єктами (елементами) системи, але й імітує розвиток самої системи у часі.
Однією з переваг такої моделі є можливість враховувати вплив випадкових факторів (методами теорії ймовірності, теорії випадкових процесів, методами стохастичної імітації, які звичайно прийнято називати методами статистичного моделювання).
Об¢єкти моделювання взагалі визначаються таким чином. Якщо ж говорити про моделювання в екології, то необхідно конкретизувати об¢єкт реальної дійсності, модель якого створюється і визначається. У цілому можна сказати, що в усіх випадках основним об¢єктом дослідження за допомогою моделей буде екологічна система.
Це поняття, в принципі, не нове. Проте, використовуючи його, необхідно точно розуміти його зміст. Поняття системи давно використовується у різних галузях і відіграє важливу роль у формуванні і методології різних наук.
Системами є об¢єкти живої природи, економічні і виробничі відносини між людьми, частини нашого Всесвіту (макросвіт) і того мікросвіту, який створює основу будь-якої речовини. Системами називають сукупності спеціальних символів, які становлять математичний опис різних процесів і явищ, реально існуючих у природі. Системами є всі створені людиною механізми, пристрої, технології.
Усі реально існуючі в природі системи, побудовані шляхом абстрактного мислення, мають визначену сукупність характерних особливостей, наявність яких дає можливість об¢єднувати ці поняття, різні за своїм конкретним вираженням, у загальне збірне поняття системи. Зокрема, в біології конкретизується поняття системи як організму в цілому або його частини (нервової системи, обміну речовин і т.п.).
У математиці – це системи рівнянь, системи операцій, системи позначень і т.д. В екології – екосистема, її компоненти і т.д.
Зауважимо, що термін "комплекс" означає сукупність предметів або явищ, які становлять одне ціле. У той самий час "система" визначається як "множина елементів із зв¢язками і відношеннями між ними, що створює визначену цілісність". При цьому береться до уваги той факт, що система як упорядкована цілісна множина взаємозв¢язаних елементів, які мають структуру і організацію, "у своїй взаємодії із середовищем демонструє відповідну поведінку", визначену як впливом середовища, так і "власними цілями, що мають на увазі перетворення середовища, підпорядкування його своїм потребам" та що ефект функціонування системи в цілому може відрізнятися від сумарного ефекту її складових частин.
1.3 Характеристичні властивості систем
Звертаючись до розгляду екологічних систем, слід зупинитися на їх характерних особливостях, які властиві усім цим системам. Перш за все – це наявність структури.
Структура системи – це сукупність її складових частин, блоків, вузлів, ланцюгів, елементів.
Відміна системи від простої упорядкованої сукупності непов¢язаних елементів полягає в наявності зв¢язків між її складовими. Причому кожен із цих зв¢язків має визначене функціональне значення і характеризується напрямком цієї функції.
Визначення структури для кожної системи є поняття відносне – одну й ту саму систему можна розглядати як таку, що складається з більш великих або більш малих блоків та ланцюгів. Це залежить від мети і необхідності розглядати більш великі чи малі частини системи.
Будь-яка система якоюсь мірою зазнає впливу зовнішнього середовища. У свою чергу, вона сама може здійснювати на це середовище деякий вплив. Тому іноді вивчення системи доцільно розповсюдити і на деяку частину її середовища. Іноді, навпаки, слід виключити із складу системи деякі об¢єкти і віднести їх до зовнішнього середовища. Усе це і залежить від постановки завдання.
В усіх випадках систему можна характеризувати кількісно в кожний момент часу. При цьому число її кількісних характеристик, у свою чергу, є кількісною характеристикою цієї системи.
Розвиток у часі, зміна кількісних характеристик – це невід¢ємна особливість будь-якої системи.
Характеристики екосистем розвиваються в загальному випадку у взаємній залежності від впливу зовнішнього середовища. Чисто умовно зовнішні характеристики можна поділити на два види: ті, що швидко змінюються в часі, і ті, що змінюються повільно. Тому швидкоплинні в моделюванні прийнято називати тимчасовими (миттєвими) характеристиками, а повільно змінювані – параметрами системи.
Оскільки у функціонуванні реальної екосистеми неминуче беруть участь випадкові фактори, які перетворюють процеси зміни миттєвих характеристик у випадкові процеси, то всі реально існуючі системи мають імовірний характер. У тих випадках, коли випадкові коливання характеристик дуже незначні, їх можна не враховувати. Тоді система вважається детермінованою, тобто такою, яка не зазнає впливу дій імовірного характеру. Інакше – система вважається ймовірною.
Таким чином, будь-яка система може характеризуватися такими особливостями: структурою, наявністю зв¢язків між її складовими, залежністю від зовнішнього середовища, впливом на зовнішнє середовище, наявністю кількісних характеристик, які визначають стан системи у кожен момент часу, зміною стану системи з часом, участю деяких імовірних факторів у функціонуванні системи.
Тому на практиці під системою ми будемо розуміти поняття, для якого характерні зазначені особливості.
1.4 Взаємодія елементів системи
Під взаємодією елементів системи розуміють режим (процес) спільного функціонування елементів, при якому поведінка (або властивості одного елемента) в загальному випадку залежать від умов, визначених поведінкою або властивостями інших елементів цієї системи.
Взаємодія є результатом впливу, який здійснюють елементи системи один на одного.
Так, якщо розглядати систему (S), яка складається з елементів (С1, С2, С3,…, СN), то вплив одного елемента (Сі) цієї системи на інший елемент (СJ) цієї самої системи визначається вхідними сигналами (Х), які надходять від елемента (Сi) до елемента (СJ).
Вихідний сигнал (У) елемента (Сj), сформований з урахуванням цього елемента, трансформується взагалі при передачі його реальним каналом зв'язку і надходить до елемента (СJ) вже як вхідний сигнал, що викликає зміни у поведінці цього елемента.
При формуванні формалізованого опису взаємодії елементів системи, як правило, дотримуються припущення, що ця взаємодія досить повно та точно описується механізмом обміну сигналами. Тому для формального опису взаємодії між елементами (Сj) та (СJ) системи (S) досить мати такі 4 базові моделі:
- формування вихідного сигналу (У) дії елемента (Сj) системи;
- сполучення елементів мережею каналів зв'язків, які забезпечують передачу дії (сигналу) між елементами;
- трансформація сигналу в процесі проходження його через реальний канал зв'язку;
- прийом вхідного (Х) сигналу та поведінка елемента (СJ), який прийняв його, у результаті впливу дії цього сигналу.
Доцільно зазначити, що аналогічний підхід доречний також і для випадку взаємодії системи із зовнішнім середовищем. При цьому об'єкт зовнішньої системи, який впливає на один або кілька елементів досліджуваної системи, має бути описаний у крайньому випадку моделлю формування цього вихідного сигналу.
У свою чергу, об'єкт зовнішнього середовища, який сприймає сигнал від елементів системи, також повинен бути описаний у крайньому випадку моделлю прийому вхідного сигналу. При цьому вивчення моделей трансформації і сполучення можна виконувати спільно для досліджуваної системи і зовнішнього середовища.
1.5 Динамічна система
Усі явища і процеси матеріального світу ми звикли розглядати у просторі і часі.
У найпростішому випадку механічного руху мова йде про переміщення, яке інтерпретується як зміна положення тіла за деякий проміжок часу. Незважаючи на істотність цього міркування, воно вже має в собі риси формалізації процесу.
У кожен момент часу (tі) у певний проміжок {Т} тіло знаходиться саме в цілком визначеному положенні (Zі) із деякої множини {Z} можливих. Це положення описується його координатами у просторі.
Отже, якщо мова йде про рух тіла по деякій прямій, то Z – відстань від початку відліку. Якщо розглядати рух тіла на площині, то Z – вектор з координатами (Zx; Zy) у прямокутній системі координат. Якщо рух тіла відбувається у тривимірному просторі, то Z – вектор із координатами (Zx; Zy; Zz) і т.д.
Таким чином, переміщення – це перехід тіла з одного положення (Zt1) в інше (Zt2) за проміжок часу (t=t1 – t2), що становить час цього переходу. У механіці переміщення відбувається під дією сил і має динамічний характер (dynamis – сила). Ця концепція в основних своїх рисах правильна і за межами механіки, тому значно поширена.
В екології замість "положення" прийнято говорити "стан", тобто Zt – це стан екосистеми в момент (t). Цей стан може характеризуватися досить великою кількістю так званих "координат" системи: Zt (Z1, Z2, Z3,…,Zn). Більше того, замість "переміщення" вживається поняття зміни стану (руху) із (Zt1) до (Zt2). Воно характеризується відображенням стану Z(t) множини (Т) в множину (Z), де Z – це множина стану системи, а Т – множина моментів часу.
Сукупність стану Z(t) Î Z, що відповідає в перебігу ходу даного руху Z(t) усім значенням t Î Т, називається траєкторією руху. У такому розумінні рух системи охоплює різні форми руху матерії.
Рух у загальному випадку відбувається внаслідок причин, більш загальних, ніж сила. Тому в сучасній інтерпретації "динамічний" означає "причинний".
Таким чином, під динамічною системою (у широкому смислі) розуміють об'єкт, який знаходиться в кожен момент (t) часу (із множини Т) в одному із можливих станів Zt (із множини Z) і який може переходити (з часом) із одного стану в інший під дією зовнішніх і внутрішніх причин, здійснюючи при цьому рух Z(t).
Щоб врахувати зовнішні причини, необхідно розглянути взаємодію динамічної системи із зовнішнім середовищем. Ця взаємодія здійснюється шляхом дії зовнішнього середовища на динамічну систему, з одного боку, і дії динамічної системи на зовнішнє середовище - з іншого.
Такого роду дії в теорії аналізу систем називають сигналами, а сам процес взаємодії системи із середовищем розглядається в межах механізму обміну сигналами.
Отже, сигнал (Х), який надходить із зовнішнього середовища в досліджувану систему в момент (t), називають вхідним сигналом (Хt). Він характеризується координатами (Х1, Х2, Х3, …, Хі, …, Хn) і є елементом множини {X} вхідних сигналів.
Аналогічно, вихідний сигнал (Уt), який надходить із системи в зовнішнє середовище в момент (t), описується координатами (У1, У2, У3, …, Уn) і є елементом множини {У} вихідних сигналів системи.
Динамічна система як математичний об'єкт містить у своєму описі такі механізми:
- механізм зміни стану під впливом дії внутрішніх причин (без втручання зовнішнього середовища);
- механізм прийому вхідного сигналу і зміни свого стану під дією цього сигналу;
- механізм формування вихідного сигналу як реакції системи на внутрішні і зовнішні причини зміни свого стану.
Звичайно ці механізми описують так званими операторами (особливо в теоретичних дослідженнях):
- оператор переходу (Н) системи в новий стан;
- оператор виходу (G) системи із попереднього стану.
Ці оператори реалізують відображення стану системи:
Н: Т*Z*X→Z;
G: Т*Z*Х→У.
Проте такі завдання системи виявляються надто загальними (формальними) і недостатньо визначеними. Для формального опису елементів системи доцільно використати математичну схему динамічної системи в широкому смислі, у т.ч. стохастичної, яка враховує дію випадкових факторів за допомогою математичного апарату теорії випадкових процесів, зокрема, класу випадкових процесів із дискретним втручанням випадку.
1.6 Екологічна система
Під екологічною системою треба розуміти систему, конкретний зміст якої пов'язаний із відношеннями в галузі екології, тобто відношеннями живих організмів з їх середовищем перебування і, зокрема, в галузі взаємовідносин людини і довкілля. Такі екосистеми мають специфічні особливості, які обумовлюють їх властивості. Тому ставлячи перед собою завдання дати будь-який загальний виклад практичних прийомів побудови моделей екологічних систем, необхідно зазначити їх особливості, які багато в чому полегшують виконання цього завдання.
Так, екосистеми охоплюють своїми взаємозв'язками не лише природне середовище, але й соціальну та всі виробничі й інші галузі народного господарства. Тому об'єктами екосистем можуть бути будь-які елементи природного середовища, промисловості, транспорту, сільського господарства, адміністративного управління, культури, науки і т.п.
Якщо розглядати окремо будь-який елемент екосистеми, то неважко побачити певну особливість у його функціонуванні – зміна характеристик цього елемента веде до зміни характеристик усієї системи і в результаті цього до зміни її впливу на зовнішнє оточуюче середовище. У свою чергу, зміни зовнішнього середовища викликають зміни в екосистемі її внутрішнього стану.
Для того щоб задати систему, необхідно (і достатньо) здійснити (виконати) опис усіх її елементів і опис усіх її зв'язків взаємодії між цими елементами.
Оскільки характер функціонування системи залежить від умов оточуючого середовища, то одним із основних завдань дослідження є саме вивчення взаємозв'язків цієї системи з зовнішнім середовищем (крім випадків так званих автономних систем, які не залежать від оточуючого середовища).
Для простоти математичного опису зручно зовнішнє середовище зобразити у вигляді сукупності елементів (за аналогією елементів самої екосистеми) лише з тією різницею, що цілісної моделі поведінки цих елементів створювати немає потреби. Тому досить задати її лише в тій її частині, яка належить до формування відповідних дій (впливу) цього середовища на елементи екосистеми.
Використання уніфікованого математичного опису для елементів системи і об'єктів зовнішнього середовища, а також для взаємодії елементів системи між собою і з оточуючим середовищем допомагає спрощенню моделей. Крім цього, з'являються умови для створення єдиних прийомів і засобів дослідження екосистеми. Тому на перший план висувається потреба в розробленні уніфікованих моделей і типових математичних схем первинної формалізації об'єктів екосфери, елементів екосистем.
1.7 Системний аналіз екосистем
Розгляд досліджуваного об'єкта матеріального світу як системи, що складається із взаємодіючих елементів, побудова математичної моделі для нього і дослідження його властивостей методом моделювання становить сутність системного підходу.
Системний підхід має вирішальне значення в дослідженні операцій, системотехніці, у сфері проектування, створення автоматизованих систем управління (у т.ч. у природоохоронній діяльності), у кібернетиці, фізіології, біології (особливо молекулярній), хімії, економіці (особливо її математичній частині), в багатьох інших науках.
Широке застосування системний підхід знайшов в екології та в управлінні природокористуванням.
Сукупність методів і прийомів дослідження, які входять до арсеналу цього самостійного наукового напрямку, складають предмет системного аналізу.
Системний аналіз є методологічною базою моделювання систем. Він становить загальний раціональний підхід до вирішення складних еколого-економічних та інших проблем, а також забезпечує вибір бажаного шляху розвитку серед множини можливих альтернатив на основі комплексного вивчення структури системи, мети розвитку, умов розвитку і т.д.
Системний аналіз передбачає створення математичної моделі системи, що вивчається, визначення набору її цілей, керуючих дій і впливів, аналіз наслідків можливих рішень, оцінку чутливості результатів до змін припущень моделей і т.д.
Природні, економічні, а тим більше еколого-економічні системи включають у себе різноманітні процеси (біологічні, фізичні, хімічні, механічні, соціальні, економічні і т.д.).
Жорстко підходячи до моделювання екосистем, необхідно включати в модель усі її елементи без винятку – тільки в такому випадку можна сподіватися врахувати всі можливі реакції системи на зовнішній вплив. Оскільки це надзвичайно складно, а іноді й зовсім неможливо, то застосовують різні прийоми і способи для зниження кількості елементів та спрощення системи.
Одним із резервів соціально-економічного розвитку суспільства є комплексний підхід до розв'язання задач управління природокористуванням з використанням принципів системного аналізу. Реалізація цього підходу в межах досліджуваної проблеми вимагає програмованості і урахування ієрархічності та багатозначності зв'язків.
Виходячи з основних принципів системного аналізу, його застосування в сфері управління природокористуванням найбільш доцільне при розв'язанні комплексних проблем політики, стратегії та тактики управління, а також при вивченні еколого-економічних процесів суспільного розвитку, рівня забруднення довкілля, якості життєвого середовища і т.п.
Системний аналіз включає послідовність таких етапів:
- вивчення існуючої ситуації; визначення проблем, які необхідно вирішувати;
- визначення загальної мети системи в цілому та її елементів окремо;
- порівняння різних альтернативних шляхів досягнення поставленої мети;
- пошук та вибір оптимального шляху на базі науково розроблених критеріїв оцінки ефективності;
- побудова моделей залежності між елементами даної системи;
- дослідження кількісних і якісних відношень, її функціональних характеристик, ступеня взаємних дій і наслідків;
- постановка завдань щодо вдосконалення системи та визначення кількісних і якісних показників ефективності діяльності системи;
- прийняття управлінського рішення.
1.8 Системний екологічний аналіз екологічних систем
Системний підхід широко використовується не лише в галузі природокористування, але і в екології, наприклад, у питаннях екологічного аналізу екосистем та охорони довкілля.
Екологічний аналіз екосистем складається з послідовного виконання таких етапів:
- аналіз досліджуваної природної компоненти (об'єкт середовища) як фізичного тіла (тобто фізико-хімічні та інші його параметри);
- аналіз даної компоненти як екологічної складової (роль та участь у забезпеченні життя);
- аналіз компоненти як структурного елемента природної екосистеми (роль та участь у природних кругообігах);
- аналіз компоненти як джерела природних ресурсів (речовин, хімічних елементів, матеріалів, енергії, сил і т.п.);
- аналіз внутрішніх міжелементних взаємозв'язків;
- аналіз зовнішніх взаємозв'язків (вхідні та вихідні сигнали);
- основні (головні) висновки за результатами екологічного аналізу досліджуваної компоненти (об'єкта, середовища).
Питання для самоконтролю
1 Перелічити шляхи накопичення досвіду, охаракте-ризувати суть цього процесу та зазначити, яку роль відіграють моделі?
2 Охарактеризувати суть процесу імітації та зазначити його роль у дослідженні екосистем.
3 Навести визначення поняття моделі, визначити в ньому ключові слова, проаналізувати причинно-наслідкові зв’язки, навести приклади та зробити короткий висновок.
4 Дати визначення об’єкта моделювання в екології та навести приклади.
5 Перелічити види моделей, визначити основну суть кожного з цих видів та провести їх стислий порівняльний аналіз.
6 Зазначити, що є достатнім для того, щоб об’єкт можна було віднести до системи?
7 Назвати характерні особливості системи та стисло проаналізувати їх.
8 Назвати та охарактеризувати параметри системи.
9 Назвати, що є необхідним і достатнім для того, щоб задати екологічну систему?
10 Визначити поняття стану системи та зазначити, чим він характеризується.
11 Зазначити, що мають на увазі під поняттям взаємодії між елементами системи, результатом якого процесу є це явище та назвати, які чотири моделі достатньо мати для формального опису взаємодії між елементами системи.
12 Дати визначення та визначити сутність системного підходу (аналізу) в науці (екології) та стисло охарактеризувати його як науковий метод.
Дата добавления: 2015-01-05; просмотров: 31 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |