Учебно-методическое пособие Для студентов экологических специальностей Издательство Казанского федерального

Лекция 3.

Виды моделирования. Математические модели в экологии.

Виды моделирования. Помимо математического моделирования для изучения реальных систем может применяться также и так называемое “физическое” моделирование, под которым подразумевают полевые эксперименты и лабораторные опыты. Примером физического моделирования являются обтекание моделей самолетов и зданий в аэродинамических трубах, опыты с различными видами животных и растений в лабораториях и т.п. При этом моделью выступает уменьшенная копия объекта (самолета) или реальный объект. В результате экспериментов фиксируются различные количественные характеристики системы, изменяемые во времени и пространстве, и исследователь непосредственно наблюдает объект и его динамику в максимально приближенных к естественным условиях. Получаемые при этом результаты дают точные знания о системе. В этом заключается основное преимущество физического моделирования. Вместе с тем, физическое моделирование сталкивается с рядом сложностей из-за долговременности экспериментов при изучении природных процессов, высокой стоимости экспериментального оборудования и т.п. Кроме того, не для всех процессов можно поставить эксперимент.
Но ключевым недостатком физического моделирования является то, что эксперимент не дает полной информации о внутреннем состоянии системы. В эксперименте исследователь видит то, “что происходит”, но не знает или не всегда знает “почему”.
В ответе на второй вопрос на помощь приходит теория или математическая модель. Математическое моделирование реальной системы выявляет роль различных процессов, позволяет прогнозировать поведение системы и проверять множество различных сценариев жизни системы.
Следует отметить, что в настоящее время в связи с бурным развитием компьютерной техники и программных средств на высоком уровне находится не только математическое моделирование, но и заметно повысились уровень экспериментальных исследований, их информативность и эффективность.