215

Александрова Л.И (ред.) Системная экология

Авторы: Дулепов В.И., Лескова О.А., Майоров И.С. :Владивосток, 2004. 35 с.( в формате книги), в doc. 209 с.

Учебное пособие «Системная экология» представляет собой учебный комплекс – единое издание совокупности разновидностей учебных изданий, необходимых для проведения всех видов занятий по данной дисциплине. Включает введение, учебно-программную, учебно-теоретическую, учебно-практическую части и список использованной литературы. Разработано в соответствии с образовательным минимумом содержания дисциплины «Системная экология», имеющегося в «Требованиях (федеральный компонент) к обязательному минимуму содержания и подготовки специалистов по циклу «Общие гуманитарные и социально-экономические дисциплины», обучающихся по специальности «Экология и природопользование». Предназначено студентам всех форм обучения для ознакомления с системными методами исследования экологических проблем и управления природопользованием.

Содержание: Введение ЧАСТЬ 1. УЧЕБНО-ПРОГРАММНАЯ: ПРОГРАММА КУРСА «СИСТЕМНАЯ ЭКОЛОГИЯ»

Основная литература по курсу «Системная экология»

Программа курса «Системная экология»

Тема 1. Основные понятия и место экологии в биологических науках. Системный подход в экологии

Тема 2. Методология системного анализа

Тема 3. Моделирование и анализ экологических систем

Тема 4. Методы исследования популяций и экосистем, стохастические и многомерные модели

Тема 5. Процесс принятия решений при системных исследованиях

Тема 6. Экосистемный анализ при исследовании структуры и функционирования экологических систем. Продукция экосистем и ее элементов

ЧАСТЬ II. УЧЕБНО-ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ: Конспект лекций по курсу «системная экология»

Тема 1. Основные понятия и место экологии в биологических науках. Системный подход в экологии

1.1. Место экологии среди других биологических наук, ее основные разделы

1.2. История, предмет, основные подходы к изучению экологии

1.3. Системный подход в экологии

Тема 2. Методология системного анализа

2.1. Системный анализ и его этапы

2.2. Выбор проблемы

2.3. Постановка задачи и ограничение ее сложности

2.4. Установление иерархии целей и задач

2.5. Выбор путей решения задач

2.6. Моделирование

2.7. Оценка возможных стратегий

2.8. Внедрение результатов

2.9. Применение системного анализа в экологии

Тема 3. Моделирование и анализ экологических систем

3.1. Семейства моделей

3.2. Словесные и математические модели

3.3. Детерминистские модели

3.4. Стохастические модели

3.5. Динамические модели

3.6. Матричные модели

3.7. Марковские модели

3.8. Оптимизационные модели

3.9. Модели теории игр

3.10. Модели теории катастроф

ТЕМА 4. МНОГОМЕРНЫЕ МОДЕЛИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОПУЛЯЦИЙ И ЭКОСИСТЕМ

4.1. Линейный корреляционный анализ

4.2. Нелинейный корреляционный и регрессионный анализы

4.3. Дисперсионный анализ

4.4. Анализ главных компонент

4.5. Факторный анализ

4.6. Кластерный анализ

4.7. Взаимное осреднение

4.8. Дискриминантный анализ

4.9. Канонический анализ

4.10. Канонический корреляционный анализ

Тема 5. Процесс принятия решений при системных исследованиях

5.1. Различные способы представления информации о результатах анализа

5.2. Полезность ожидаемых результатов

5.3. Использование одного показателя при выборе решения, связанного с риском

5.4. Дерево решений

5.5. Страхование на случай неудачного решения

5.6. Пример выбора действий, необходимых для повышения уровня потребления товаров без серьезного загрязнения окружающей среды

Тема 6. Экосистемный анализ при исследовании структуры и функционирования экологических систем. Продукция экосистем и ее элементов

6.1. Продукция популяций и экосистем

6.2. Методы оценки сложности структуры и сходства сообществ и экосистем

ЧАСТЬ III. УЧЕБНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ: Материалы к практическим занятиям ПО КУРСУ «СИСТЕМНАЯ ЭКОЛОГИЯ»

3.1. Тренировочные задачи к теме 4

3.2. Задачи для самостоятельного решения

3.3. Написание рефератов по курсу «Системная экология»

Темы рефератов

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение

В настоящее время происходит размывание границ понятия «экология» и превращение ее из фундаментальной синтетической биологической науки в нечто аморфное, не имеющее четких границ. Осознание, что человек своей бесхозяйственной деятельностью поставил себя и все живое под угрозу экологической катастрофы, вызвало повышенный интерес к природоохранным проблемам самых различных слоев человеческого общества и появление целого ряда дисциплин, терминов и понятий, таких как «глобальная экология», «экология человека», «социальная экология», «инженерная экология», «архитектурная экология» и т.д. С одной стороны, это подняло престиж экологии, а с другой – резко снизило понимание фундаментальных явлений и решений возникших экологических проблем и прогнозирование ситуаций. Приходится слышать нелепые высказывания «в городе экология плохая», хотя смешно было бы слышать «плохая физика» (если отключили свет) или «плохая химия» (например в зоне нефтебазы). К этому можно было бы относиться со здоровым юмором, если бы не удручающее обстоятельство, что в результате такого размывания понятия «экология» и необходимости вкладывания государством и ведомствами средств в экологические экспертизы и природоохранные мероприятия, в природоохранные структуры попали прежде всего представители властных структур и некомпетентные номенклатурные специалисты. Недостаточна и подготовка специалистов-экспертов. Нет сомнения, что вышеперечисленные специализации в области экологической науки полезны и имеют право на существование, так же как и рассматриваемый нами предмет «Системная экология». Но следует отметить, что всегда при решении различных экологический проблем следует иметь в виду, что действительно «экология» – это наука об отношениях между живыми организмами и окружающей их средой обитания, и она находится в связи с биогеохимией, почвоведением, гидрологией и другими разделами наук о земле (геологических, химических и пр.), а также и со многими биологическими науками и является по своей сути системной. Как и все биологи, эколог должен иметь достаточно ясное представление о виде, его структуре и системе видовых адаптаций, на каком бы уровне (организменном, семейно-стадном, популяционном, экосистемном или биосферном) он ни работал. Ибо каждый вид живых организмов существует в природе только успешно контактируя с внешней средой для обеспечения его основных жизненных процессов (прежде всего питания, размножения, роста), т.е. экологических характеристик. Но особи в природе не существуют вне популяций, которые образуют сообщества или биоценозы, вступая между собой в различные отношения, и вместе с окружающей средой составляют экосистему.

Задачи «системной экологии» – это проводить исследования структуры и функционирования экологической системы и роли в ней различных популяций (видов) с целью оценки возможности прогнозирования развития экосистемы и динамики составляющих ее элементов, а также решать задачи управления ими. Это довольно сложные задачи и для их решения должны привлекаться математические методы, методы моделирования и компьютерные технологии. Поэтому основу данного курса составляют различные методы исследования и анализа систем.

Основным методом исследований в «системной экологии» является системный анализ, который представляет собой синтетическую дисциплину, разрабатывающую способы исследования разнообразных сложных систем или ситуаций при нечетко поставленных целях (критериях). Такие исследования необходимы для определения научно обоснованной программы действий с учетом не только объективной, но и субъективной информации. При системном подходе используются математический аппарат теории исследования операций, методы многомерной статистики и методы неформального анализа, такие как метод экспертиз, метод опроса, эвристические методы и компьютерное моделирование. Существенной частью исследования систем является выбор способа описания происходящих в них изменений и формализация такого описания. Сложность формализации определяется сочетанием разнотипных факторов, характеризующих систему, например сочетание экологических, экономических и других факторов. По существу, в настоящее время мы как минимум должны рассматривать в связи с антропогенным влиянием человека «эколого-экономические» системы.

Разработка методов системного анализа как научной дисциплины ведется по нескольким направлениям. Одним из важнейших из них является создание принципов построения и использования моделей, имитирующих протекание реальных процессов, способов их объединения в системы и такого представления в ЭВМ, которое обеспечивало бы простоту их использования без потери адекватности. Другое направление связано с изучением организационных структур и прежде всего систем, обладающих иерархической организацией. Несмотря на значительное количество опубликованных работ по системному анализу, до сих пор отсутствуют практические руководства по этой дисциплине, в том числе применительно к экологии. Но прежде чем рассмотреть основные принципы применения системного анализа, и в частности в экологии, определим место экологии среди биологических наук и ее основные разделы. Для успешного решения теоретических и практических задач многие разделы биологии и экологии следует рассматривать с системных позиций и применять соответствующие методы исследований.