Введение к работе
Актуальность темы:
Фундаментальным понятием в экологических исследованиях является понятие экологического'фактора,под которым подразумеваются любые условия или компоненты среды абиотического и биотического характера,которые, взаимодействуя между собой, образуют разнообразные среды обитания, пригодные или непригодные для различных биологических видов.Сам факт взаимодействия экологических факторов (абиотического, биотического и антропогенного происхождения) между собой говорит о взймоза-висимости физического и биологического миров. Очевидно, что при проведении любых экологических исследований, воздействие экологических факторов следует рассматривать не - по ' отдельности, а в их совокупности. ....
Отсюда и возникает проблема исследования взаимодействия экологических факторов между собой и учета этого ' взаимодействия при изучении теоретических и прикладных вопросов эко-. логии. ...... ....'.',
Проведение математических.исследований и создание соответствующих математических моделей по данной проблеме способствует решению актуальных,задач автоматизации научных исследований в области экологии и охраны окружающей среды, что позволяет сократить сроки экспериментального этапа исследования в области прикладной и теоретической экологии, а также повысить эффективность наблюдения за состоянием окружающей среды, предотвратить еб загрязнение и оптимально разместить и использовать промышленные, сельскохозяйственные объекты и транспортные средства.
Цели и задачи исследования. Целями данной работы являют -.. ся: .
1) теоретические исследования природы взаимодействия факторов окружающей.среды между собой и их результирующего действия на выживаемость особей популяции с учетом эффекта количества участвующих в комплексе факторов: ; '' Z) разработка метода, алгоритма и программного обеспечения для оценки взаимодействия факторов окружающей среды, способ-.ствующих решению актуальных задач автоматизации научных исследований- в области экологии и охраны окружающей среды.
В диссертационной работе решаются следующие ^основные
центральная 1 научная Библиотека
Моск. сеяь^ло-оз ачадамии I
задачи:
-
Математическая формализация фундаментального понятия экологической ниши Хатчинсона.
-
Создание математической модели взаимодействия экологических факторов. При этом математическая модель должна удовлетворять требованиям:
применима для любого сочетания (по синергизму,антагонизму и аддитивности) и типа экологических факторов (абиотических, биотических и антропогенный):
возможность вычисления результирующего воздействия комплекса экологических факторов на выживаемость особей популяции с учетом эффекта количества участвующих в комплексе факторов.
-
Математическое исследование природы взаимодействия экологических факторов относительно их коэффициентов выживаемости.
-
Создание программного обеспечения на базе современной вычислительной техники с целью реализации математической модели взаимодействия экологических факторов для исследование:
прогнозирования распространения биологических видов по ареалу:
экологической оценке местности относительно антропогенных факторов:
уровня загрязненности промышленной зоны;
уровня загрязненности на разных высотах над промышленной зоной;
оценке минимального пространства выживаемости в первом приближении.
5. Формулировка вопросов информационного обеспечения за
дачи вычисления минимального пространства выживаемости, спо
собствующей автоматизации контроля Госкомприроды за состоя
нием окружающей среды.
Объект исследования.Объектом исследования является одна из актуальных проблем современной экологии - взаимодействие экологических факторов между собой и их комплексное воздействие на выживаемость особей популяции. Такая постановка проблемы целесообрана в последующем для решения задачи автоматизации систем наблюдения за состоянием окружающей среды.
Метоли исследования. Методологическую основу теоретической части работы составляют математическое моделирование, теоретико- групповой подход, методі вычисления' минимальных пространств и методы имитационного экспериментирования.
Научная новизна диссертации заключается в том,что впервые разработаны: .'. "
-sтехнология построения математической модели взаимодействия экологических факторов (теоретико-множественный подход);
теоретико-групповой подход к исследованию природы взаимодействия экологических факторов относительно их коэффициентов выживаемости; .' . .,„.
механизм вычисления' коэффициента выживаемое по каждому экологическому фактору в отдельности и по комплексу факторов; ._ ., ",..-. . .,'",.','.'. '.L .' .''' / " '
формализация экологической ниши; ^
программный комплекс,обеспечивающий вычисление минимально-, го пространства выживаемости и оперативное проведение имитационных экспериментов с обектом исследования;
- структура автоматизации контроля Госкомприроды за состоя
нием окружающей среды . , . . .,. ' \
Практическая значимость состоит в следующем;
Построенная математическая модель позволяет, во-первых:
решать ряд прикладных задач экологии (охрана окружающей сре
да): прогнозирование распространения вида, по, ареалу;экологи-
. ческое районирование региона относительно интересующих нас
значений факторов. окружа^кхцей среды;, экологическая оценка
местности относительно многолетних данных, характеризующих
местность; экологическое проектирование промышленных объек
тов, носящих антропогенный характер; оценка экологической
чувствительности экосистемы к различного рода нарушениям,во-
втор^ых: дает предпосылку логическому; развитию теоретической
экологии.и может служить основанием для решения таких проб
лем, как экологическая близость или отдаленность видов между
собой, задачи классификации видов относительно близости их
экологических ниш и т.п. _.'.',. .,"'...
Реализация результатов работы. Диссертационная работа выполнена в рамках ряда НИР по программе фундаментальных исследований РАН,. проведенных в ВЦ РАН и Бухарском госуниверситете. Основные положения работы использованы при проведе-
ний этих НИР ( ыва «и? 6042 ). Предложенный в диссертации программный продукт вычисления минимального пространства выживаемости в настоящее время наход тся в эксплуатации в Бухарском областном комитете охраны природы.
Апробация работы.Материалы диссертации докладывались на семинарах отдела математического моделирования в экологии и медицине ВЦ РАН (Москва,1979-1990), на Всесоюзной школе "Моделирование экосистем и связанные с ним задачи оптимизации" (Москва,1984). на семинарах лаб. биофизики экосистем Института биофизики СО РАН (Красноярск,1986),на Всесоюзных школах по математическим проблемам экологии (Чита, 1990: Душанбе, 1991).на конференции СНГ по теоретическим и прикладным проблемам экологии (Бухара,1992),на семинарах лаборатории математического моделирования Института кибернетики АН РУз (Ташкент, 1994). и на семинаре кафедры алгебры и теории чисел ТашГУ (1994),на совместном семинаре кафедры экологии и ихтиологии и биофизики биолого-почвенного факультета ТашГУ(1995) и на объединенном семинаре Института гидрометеорологии (САНИГМИ; Ташкент,1995).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано ті работы, в том числе 1 монография и? >ч*о »,м.оо
Научные результаты, выносимые на защиту.На защиту выносятся следующие положения:
1.Математическая модель взаимодействия экологических факторов различных типов (абиотических,биотических, антропогенных) и сочетания (синергизм, антогонизм и аддитивность).
-
функционалный вид коэффициента выживаемости особей популяции, позволяющий учитывать влияние внешних факторов абиотического, биотического и антропогенного характера.
-
Функциональный вид результирующего коэффициента выживаемости, учитывающий воздействие комплекса экологических факторов и эффекта количества участвующих в комплексе факторов.
-
Структура С-группы взаимодействия коэффициентов выживаемости соответствующих экологических факторов.
-
Метод вычисления минимальных пространств выживаемости.
-
Исследование прикладных задач экологии на основе имитационных экспериментов.
Объём и структура диссертации. - Диссертационная работа состоит из введения, шести глав,заключения", списка литературы, включающего 235 наименований, и приложения. Объем.работы 20 *> страниц основного машинописного текста и 26-страниц приложения. -".--'. ; .:- ..- , .' -. ;".- ..- .: .,,.--,,.
