Математична ідеальна модель – система математичних співвідношень, які описують досліджуваний процес або явище. Якщо відношення задаються аналітично, то їх можна розв'язати в замкнутому вигляді (явно) відносно шуканих змінних як функції від параметрів моделі, або в частково замкнутому вигляді (неявно), коли шукані змінні залежать від одного або багатьох параметрів моделі. До моделей цього класу належать диференційні, інтегральні, різницеві рівняння, ймовірнісні моделі, моделі математичного програмування та інші. Якщо не можна здобути точний розв'язок математичної моделі, використовуються чисельні (обчислювальні) методи моделювання.
Наприклад, математичну модель кругообігу води можна представити рівнянням водного балансу за Є.В.Опоковим:
P=Y+E+U
де, Р – атмосферні опади, що випали на площу водозбірного басейну. Y – стік з водозбірного басейну; Е – сумарне випаровування зі всіх видів поверхні водозбірного басейну; U – величина накопичення/витрат води у водозбірному басейні.
Варіанти концептуальної моделі кругообігу води у біосфері
Ідеальні моделі – формальне відображення дійсності за допомогою набору символів та операцій над символами. Знакові моделі незрівнянно багатші за можливостями, ніж реальні, адже вони практично не обмежені можливостями фізичної реалізації. Ідеальні моделі поділяються на дві групи – концептуальні та математичні.
Концептуальна ідеальна модель – формалізований і систематизований варіант опису структури модельованої системи, що складається з окремих формальних елементів, опису їх властивостей і причинно-наслідкових зв'язків між ними. Супроводжується блок-схемою системи, графіками, таблицями тощо. Сам термін “концептуальна” підкреслює, що призначення цієї моделі – бути ясним, узагальненим і водночас досить повним виразом знань і уявлень про досліджувану систему в рамках і засобами певної наукової концепції.
Яскравим прикладом реальної екологічної моделі стала велетенська герметизована споруда площею 1,5 га зі скла та бетону, побудована у 1991 р. в пустелі Аризона компанією «Space Biosphere Ventures» та мільярдером Едвардсом Басом, що отримала назву «Біосфера-2». В такому ізольованому просторі дослідники намагалися відтворити процеси, що відбуваються у біосфері та спробувати забезпечити можливість існування людини. В цілому експеримент виявився невдалим через низку концептуальних прорахунків.
Моделювання – дослідження властивостей системи на прикладі її моделі – спрощеному та зменшеному відображенні реальної системи.
Особливо цінним моделювання є у випадках, коли досліди над реальною системою проводити неможливо (з огляду на масштаби системи – скажімо, біосфери або океану в цілому, або ж небезпечно – вплив радіації на екосистеми). Тому для вивчення цих проблем створюється модель і подальші дослідження проводяться на ній.
Стратегія моделювання полягає у спробі шляхом спрощення одержати модель, властивості і поведінку якої можна було б ефективно вивчати, але яка б водночас лишалася б досить схожою з оригіналом, щоб результати досліджень можна було б застосовувати до оригіналу. Зворотній перехід від моделі до оригіналу називається інтерпретацією моделі.
За формою реалізації моделі розрізняють реальні та ідеальні (знакові).
Реальні моделі реалізуються у тій же формі, що й об’єкт відображення – акваріум як модель водойми, акватрони, фітотрони тощо.
2.7 ЕКОЛОГІЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ
