Системный подход в экологии

Системный подход в экологии обусловил формирование Целого направления, ставшего ее самостоятельной отраслью — системной экологией. Системный подход — это направле­ние в методологии познания объектов как систем. Система — это множество взаимосвязанных элементов, образующих оп­ределенную целостность, единство. Ее состав, структуру и свойства изучают посредством системного анализа, являю­щегося основой системного подхода и представляющего со­бой совокупность методологических средств, используемых для решения сложных научных проблем. В эту совокупность средств входит комплекс методов: от простых описательных логических до весьма сложных математических. Основными системными принципами являются: целост­ность, структурность, взаимозависимость системы и среды, иерархичность, множественность описания каждой системы. Целостность — обобщенная характеристика системы, свой­ства которой несводимы к сумме свойств ее элементов и не-выводимы из этих свойств (целостность организмов более пол­ной будет в популяции, популяции — в биоценозе и т. д., и свойства каждой системы несводимы к свойствам нижестоя­щих). Структурность — установление структуры и взаимо­зависимости структурных элементов, обусловленности пове­дения системы ее структурой (структура биоценоза, трофиче­ская структура экосистемы и установление измеримых свя­зей между трофическими уровнями, и др.). Взаимозависи­мость системы и среды выражается в формировании и про­явлении ее свойств в результате их взаимодействия (взаимо­действие биоценоза и биотопа, популяций в биоценозе и т. п.). Иерархичность — это когда каждый компонент системы может рассматриваться как самостоятельная система, а сама исследуемая система является составной частью более широ­кой системы (уровни биологической организации, вплоть до глобальной системы — биосферы). Вместе с развитием содержания экологии развиваются и методы исследования. Основной инструмент экологического поиска представляют методы количественного анализа. Надорганизменные объединения (популяции, сообщества, экосистемы) управляются преимущественно количественными соотношениями особей, видов, энергетических потоков. Количественные изменения в структуре популяций и экосистем могут в корне переменить способы и результаты их функционирования. Наряду с обычными в биологии методами наблюдений, полевых учетов, лабораторных и полевых экспериментов, специальных приемов упорядочения материалов и т. п. возникли и множатся способы математического анализа экологических ситуаций. В 20-х годах прошлого века американский ученый А. Лотка и итальянец В. Вольтерра положили начало математическому моделированию биотических отношений. Вначале математические формулы, призванные отразить природные связи, строились на основе немногих логических умозрительных допущений. Они плохо отражали реальную действительность, но позволяли понять некоторые принципы взаимодействия видов. Позднее развилось так называемое имитационное моделирование, при котором в модель закладываются многие реальные параметры изучаемых систем и принципы их функционирования, а затем, меняя переменные, наблюдают состояние объектов при разных условиях. Такие модели используются для прогнозирования изменений в популяциях, сообществах или экосистемах и дают хорошие результаты при достаточной полноте исходных данных. Разрабатываются и модели исследовательского характера, на которых проигрываются возможные варианты, позволяющие понять характер исследуемых зависимостей. Математическое моделирование относят к «теоретической экологии», которая сопутствует развитию науки, проверяя, развивая и детализируя выдвигаемые концепции.