ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
I. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа составлена для специальности 010400 "Физика", специализаций
010415 "Биофизика" и 010432 "Физическая экология", курс считается
специальным и читается на IX семестре.
Курс "Моделирование процессов в биосфере" представляет собой
непосредственное продолжение специального курса "Математическая
биофизика", читаемого на VIII семестре, и преследует те же цели.
II. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
А. Элементы системного анализа
Представления о системе и системном анализе (СА) соответственно как об
основном понятии СА и методологии познания сложных объектов,
способствующей адекватной постановке проблем в конкретных науках и
выработке эффективной стратегии их изучения. Причины формирования СА:
крушение механистического мировоззрения, языковый барьер между разделами
науки, усложнение современной техники, развитие бихевиоральных наук,
упрочении позиций направлений экзистенциализма. [1-3]
"Большие" системы или, согласно англоязычной терминологии, large-scale
system (LSS). Системные методы исследования. Представление о "макроскопе".
Терминальные (естественные) и целеустремленные (искусственные) системы.
Организмоподобные, административные, иерархические многоуровневые,
развивающиеся, открытые, бихевиоральные системы. Алгебрологический
формализм - адекватный язык описания, как общей теории систем, так и разных
(частных) теорий конкретных классов систем. Направления развития теорий
систем: формализация и генерализация. [1-9]
Однородная структура (клеточный автомат Неймана-Черча) как новая среда
для моделирования развивающихся систем, воспроизводящиеся, взаимно
стираемые, стираемые и неконструируемне конфигурации в однородных
структурах. Проблема возможности реконструкции прошлого. Задача, связанные
с энтропией, с точки зрения однородных структур. Организмоподобные системы
как "рентабельные" механизмы Природы увеличения энтропии в окружающей
среде. [10- 13]
Проблема экспоненциального роста. Демографическая теорема Т. Мальтуса.
Значение этой теоремы в эволюционной теории Дарвина-Уоллеса и
экономической теории Дж. М. Кейнса. Неомальтузианство и кейнсианство.
Уточнение теоремы Т. Мальтуса на базе использования клеточных автоматов.
Пространство как лимитирующий фактор роста численности популяций.
Принцип Ю. Либиха, принцип доминанты А. Ухтомского и П. К. Анохина.
Принцип - "против каждой экспоненты есть своя экспонента", аннулирующая
экспоненциальный рост. [13,14]
Б. Имитация (методы системной динамики)
Ноосфера и глобальное мышление. Коэволюция человека и природы.
4
Глобальные проблемы современности и трудности их решения. Представление
об "экологическом императиве", "спусковом крючке", "институтах согласия" и
"путешественниках в одной лодке". Система "Гея": "ядерная ночь" и "ядерная
зима". Об альтернативе обществу, придерживающегося принципа "laisser-faire".
[15-18]
Имитационное моделирование (методы системной динамики Дж. Форрестера)
при решении задач, связанных с процессами, протекающими в "больших"
системах (LSS). Идеологические предпосылки построения имитационных
моделей глобальных биосферных процессов. Эмпирические обобщения,
содержащиеся в основе системного анализа биосферы: аксиомы однородности
(закон Реди), эргодичности, непрерывности, стационарности, способа
функционирования. Биогеохимические циклы и скорости обращения
химических элементов. Тезис В. И. Вернадского о живом и среде его отходов.
[15,19,20]
Анализ биогеохимических циклов на примере модели глобального
круговорота углерода в системе "атмосфера-растителъность-почва" (АРП).
Схема модели АРП, основные переменные (уровни и темпы), система уравнений,
параметры, начальные значения, "правдоподобные" диапазоны значений этих
параметров и начальных значений. Результаты машинного эксперимента -
ответы имитационной модели АРП ("коллективного эксперта") на вопросы о
возможных последствиях изменения СО
2
, температуры, соотношения площадей
травяной и лесной растительностей. [15]
Проект Римского клуба: "Сложное положение человечества". Доклад Д.
Медоуза с содокладчиками "Пределы роста". Принцип "нулевого роста"
Сторонники и противники. Комментарии Исполкома Римского клуба, анализ
критических замечаний и основные выводы обсуждений доклада. Законы
экспоненциального роста численности населения, загрязнения, стоимости
добычи истощающихся невосполнимых природных ресурсов, расходов на
увеличение производства промышленной и сельскохозяйственной продукции,
использованные в имитационных моделях Дж. Форрестера и Д. Медоуза, -
основные "виновники" пессимистических выводов о неотвратимости
"экологического катаклизма". [20-22, 14]
Концепции органического роста и глобализма. Доклад Э. Пестеля "За
пределами роста" с концепцией органического роста мира как итог 15-летней
деятельности Римского клуба после доклада Д. Медоуза и программа действий
клуба в будущем. Проблемы взаимоотношений стран "индустриального центра"
и "периферии", "Севера" и "Юга", создания "мирового государства" с "мировым
правительством", путей развития "третьего мира", отношения к национализму и
патриотизму как к основным препятствиям на пути глобализации. Доклады
Римского клуба - идеологические основы действий МВФ и различных банков
реконструкции и развития "международного сообщества". [22]
Несостоятельность основ экономической теории Дж. М. Кейнса, фактически
базирующегося на демографической теореме Т. Р. Мальтуса, концепции
органического (гармоничного) роста и развития мира и его регионов Э.Пестеля,
идей глобализма и необходимости, как следствие, монополярности Мирового
