Применение цифровых приборов при экологических исследованиях

Стремительный рост общей численности населения планеты совместно с усилением техногенных воздействий на окружающую среду существенно меняют ход глобальных природных процессов на Земле. В настоящее время масштабы естественных и антропогенных процессов стали сопоставимыми, а соотношение между ними продолжает изменяться в сторону возрастания мощности антропогенного воздействия на биосферу.

Термин «экология» был введен в употребление немецким естествоиспытателем Э.Геккелем в 1866г. и в дословном переводе с греческого обозначает науку о доме (ойкос – дом, жилище; логос - учение). В настоящее время смысл термина «экология» существенно трансформировался: экология стала более ориентированной на человека в связи с его исключительно масштабным и специфическим влиянием на среду. Современную экологию можно рассматривать как науку, занимающуюся изучением существования и взаимоотношений живых организмов, в том числе и человека, со средой обитания, определением масштабов и допустимых пределов воздействия человеческого общества на среду, возможностей уменьшения этих воздействий или их полной нейтрализации.

Содержание термина «экология», таким образом, приобрело социально-политический, философский аспект. Экология при этом рассматривается не только как самостоятельная дисциплина, а как мировоззрение, призванное пронизывать все науки, технологические процессы и сферы деятельности людей. Таким образом, не только технический прогресс и деятельность людей влияют на экологию, но и экология в свою очередь использует результаты достижений современных технологий для влияния на мировоззрение людей и дальнейшее развитие технологических процессов.

Рассмотрим, чем может быть полезен технический прогресс с точки зрения экологии, как прикладной науки. На рисунке ниже представлена общая схема глобального техногенного воздействия на биогеохимические циклы экосистемы.

Системный подход к решению экологических проблем в условиях усиленных антропогенных нагрузок предполагает комплексное изучение протекающих в ландшафтно-географической среде процессов. Решение данной задачи невозможно как без привлечения методов прогнозирования, так и без регулярных наблюдений за объектами экосистемы и сбора статистического материала на протяжении длительного периода времени для получения выборки, объем которой позволяется получать вероятностные значения с заданной точностью.

Таким образом в современной экологии использование технических средств и оборудования может рассматриваться с двух точек зрения:

1) при построении машинных имитационных моделей и применении математических методов прогнозирования, и математическое моделирование здесь – один из основных инструментов системного анализа, позволяющий в ряде случаев избежать трудоемких и дорогостоящих натурных элементов;

2) при проведении исследований состояния отдельных объектов окружающее среды для получения информации об уровне их загрязнения, мониторинга изменений экологических факторов, накопления статистического материала в целях наполнения соответствующих баз данных, реализации системы оптимального управления уровнем антропогенного воздействия на объекты экосистемы.

А. Рассмотрим использование аппаратных, технических и программных средств в целях математического моделирования и построения имитационных моделей в экологии:

Проблема адекватности и точности прогноза (как в экологии, так и в других науках) выдвигается в настоящее время на одно из первых мест. С развитием ЭВМ все большее распространение получают математические модели, стремящиеся к максимально адекватному описанию объекта за счет расширения количества описываемых процессов и более детального их описания. Для решения задач, связанных с управлением реально существующими экосистемами строятся машинные (имитационные) модели с использованием программно-аппаратных средств последнего поколения. При разработке таких моделей приходится считаться с тем фактом, что современные ЭВМ являются вычислителями дискретного действия, изначально не предназначенными для решения задач моделирования. Поэтому в процессе создания имитационных моделей приходится разрабатывать для них специальное математическое и программное обеспечение.

Другие статьи по экологии

Реализация технологии некаталитической очистки дымовых газов от оксидов азота на мусоросжигательном заводе
Очистка воздуха, загрязненного выхлопными выбросами автотранспорта, теплоэлектростанций, химических и нефтехимических производств, является актуальной проблемой. Наиболее опасными токсичными ...

Имитационная модель динамики численности русского осетра
Современные экологические исследования включаются в проблему, затрагивающую динамику развития сложных надорганизменных и внутриорганизменных процессов. В этих исследованиях большое значение ...

Структура и отношения внутри экосистемы
Экологию относят к числу фундаментальных разделов биологии, которые включают морфологию, генетику, эволюционное учение, систематику и биологию развития. Все эти разделы, в том числе и эк ...