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

Применение дисперсионного анализа и регрессионного анализа. Обзор методов исследования популяций животных и экологических систем. Многомерные модели: анализ главных компонент, дискриминантный анализ, канонический анализ. Оптимизационные и теоретико-игровые модели в системной экологии.

Практические занятия по использованию пакетов статистических программ (Statgraphics, Statistica) на ПЭВМ для решения задач с помощью многомерных моделей.

Дополнительная литература

Афифи А., Эйзен С. Статистический анализ: подход с использованием ЭВМ. – М.: Мир, 1982. – 488 с.

Венецкий И.Г., Венецкая В.И. Основные математико-статистические понятия и формулы в экономическом анализе: Справочник. – М.: Статистика, 1979. – 447 с.

Драйпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ / Пер. с англ. Адлера Ю.П. – М.: Статистика, 1973. – 392 с.

Иберла К. Факторный анализ / Пер. с нем. В.М. Ивановой. – М.: Статистика, 1980. – 398 с.

Математическая статистика / В.М. Иванова, В.Н. Калинина, Л.А. Нешумова, И.О. Решетникова. – М.: Высшая школа, 1975. – 400 с.

Мандель И.Д. Кластерный анализ. – М.: Финансы и статистика, 1988. – 176 с.

Тюрин Ю.Н., Макаров А.А. Статистический анализ данных на компьютере / Под ред. В.З. Фигурнова. – М.: ИНФРА-М, 1998. – 528 с.

Шеффе Г. Дисперсионный анализ / Пер. с англ. Б.А. Севастьянова. – М.: Наука, 1980. – 512 с.

Шмидт В.М. Математические методы в ботанике. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1984. – 288 с.

Statistica. Искусство анализа данных на компьютере. – М.: Статистика. 2001. – 656 с.

Тема 5. Процесс принятия решений при системных исследованиях

Постановка проблемы, ограничение сложности и снижение размерности при системных экологических исследованиях. Оценка возможных вариантов решений. Качественное и количественное измерение показателей, определение значимости показателей. Целевая функция при ограничениях, накладываемых на входные переменные. Экономические аспекты проблемы управления окружающей средой. Оптимизация решения при допустимости незначительного загрязнения окружающей среды.

Практические занятия по решению задач с использованием целевой функции при нахождении наилучших решений с учетом эколого-экономических ограничений.

Дополнительная литература

Пэнтл Р. Методы системного анализа окружающей среды. – М.: Мир, 1979. – 214 с.

Касти Дж. Большие системы. Связность, сложность и катастрофы. – М.: Мир, 1982. – 216 с.

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

Состав и основные функциональные элементы различных экологических систем. Конкретные примеры наземных и водных экосистем и их функционирование на примере водных экосистем. Понятия о трансформации вещества и энергии в экосистеме, о пищевых цепях, межвидовых и внутривидовых отношениях с точки зрения системных исследований: конкуренции, хищничества, симбиоза и паразитизма; о пирамиде биомасс, консументах и продуцентах, детрите, бентосе, планктоне, нектоне. Продукция элементов экосистемы и ее в целом. Математическое моделирование продукционных процессов в экосистеме.

Практические занятия по нахождению продукции популяций и сообществ на примере наземных и водных экосистем.

Дополнительная литература

Винберг Г.Г. Энергетический принцип изучения трофических связей и продуктивности экологических систем // Зоологический журнал. 1962. Т. 41. вып. 11. С. 61–66.

Дулепов В.И. Продукционные процессы в популяциях водных животных. – Владивосток: Дальнаука, 1995. – 245 с.

Дулепов В.И., Лескова О.А., Лелюх Н.Н. Анализ и моделирование процессов функционирования экосистем залива Петра Великого. – Владивосток: Дальнаука, 2002. – 248 с.

Заика В.Е. Удельная продукция водных беспозвоночных. – Киев: Наукова думка, 1972. – 141 с.

Старобогатов Я.И. Фауна моллюсков и географическое районирование континентальных водоемов земного шара. – Л.: Наука, 1970. – 372 с.

Тамарин П.В., Шмидт В.М. Сравнительный анализ некоторых коэффициентов сходства: В кн. «Успехи биометрии». – Л.: Изд-во Ленинг. общества естествоисп., 1975. – С. 45–54.

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

Существует немало классификаций биологических наук. Одна из них предложена Б.Г. Иоганзеном (1959), где круг биологических дисциплин подразделяется на три группы: общие, частные, комплексные. Внутри каждой группы предметы изучения этих наук включают следующие основные дисциплины (рис. 1.1.):

Рис. 1.1. Классификация биологических наук

Основные уровни или разделы экологических исследований включают следующие направления:

1. Аутэкология – изучает совокупность физико-химических факторов на уровне организмов, тесно связана с физиологией.

2. Популяционная экология – изучает внутривидовые отношения и внутрипопуляционные процессы, рассматривает прямые и обратные связи популяций со средой.

3. Синэкология – экология сообществ, изучает ассоциации популяций разных видов растений, животных и микроорганизмов, образующих сообщества, пути формирования и развития последних, структуру и динамику взаимодействия их с физико-химическими параметрами среды, энергетику, продуктивность и другие особенности.

4. Глобальная экология – изучает биосферу Земли или то, что происходит уже не на уровне экосистемы и сообществ, а в совокупности сред, образующих биосферу в наземно-воздушной, почвенной, водной среде и т.п.

Таким образом, можно выделить четыре соподчиненных уровня экологических исследований. Классическая экология имеет дело лишь с той стороной взаимодействия организмов со средой, которая обусловливает размножение и выживание особей, структуру и динамику сообществ разных видов и сложившиеся на их основе особенности приспособления видов, их внутривидовые отношения и специфическую структуру, а также сообщества популяций разных видов, их взаимные приспособления, обеспечивающие биогенный круговорот веществ.