Информационный базис бифуркаций экологических систем

сделанные в начале работы допущения не выполняются и необходимо перейти от модели электродного эффекта к модели, описывающей перенос тяжелых ионов в приземном слое.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Куповых Г.В., Морозов В.Н., Шварц ЯМ. Теория электродного эффекта в атмосфере. - Таганрог. Изд-во ТРТУ, 1998. - 123 с.

ИНФОРМАЦИОННЫЙ БАЗИС БИФУРКАЦИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

В.В. Волочков

Бытует расхожее утверждение, что лимит революционных изменений исчерпан и современное сообщество живых организмов в дальнейшем обречено на ламинарное развитие. Однако, если учесть, что под определение революции подпадают все

,

современного геологического периода нашей планеты. Такая активность побуждает повышенный интерес к синергетическим методам исследований причин и последствий

.

Существует три основных идеи относительно причин бифуркационных процессов в материальном мире: энергетическая, биосистемная, или экосистемная и информационная. Первая идея, хорошо развитая ИР. Пригожиным [1] и Г. Хакеном [2], исходит из принципа накопления энтропии в процессе диссипации энергии, поглощаемой некоторой системой из окружающей среды, с последующей реструктуризацией такой системы в направлении минимизации накопления необратимых изменений. Эта идея соответствует динамически равновесному взаимодействию живых организмов между собой и окружающей средой с постоянными параметрами

, , -

,

характером развития или неустойчивой с появлением новых видов, поглощающих избыток генерируемых биомассы и энергии.

,

развития катастрофических процессов основана на трудах А.Лотки, В.Вольтерра, . . , . . [3],

взаимодействия живых организмов между собой и окружающей средой таких, например, как "конкуренция", "хищник-жертва", "паразитизм", "симбиоз", "аменсализм", "комменсализм" и так далее, со сложным характером взаимозависимости параметров нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих динамику экосистемы. Моделирование и целочисленное решение этих эволюционных уравнений свидетельствует, что само по себе увеличение сложности понижает устойчивость экосистемы, к бифуркациям которых (существенным или несущественным, глобальным или локальным) могут привести не только увеличение темпов преобразования энергии, биомассы, других ресурсов экосистемы и окружающей среды, накопления энтропии и необрати-, , -

метров. Причём оказалось, что с ростом сложности экосистемы, а следовательно, и размерности вектора фазового состояния резко усложняется бифуркационная картина -растёт число точек бифуркации, и в каждой такой точке ветвления рождается всё большее и большее количество рядов возможных состояний.

, , -никновения катастрофических процессов, предсказать последствия которой тем слож-, . -бифуркационного развития также резко возрастает, такие траектории разделены не-

Секция математического моделирования экосистемы

большими энергетическими барьерами и из-за малейших случайных флуктаций характер изменения состояния экосистемы носит турбулентный хаотический харак-.

между возможными эволюционными траекториями возрастают и структура экосистемы стабилизируется в состоянии, наиболее соответствующем той траектории развития, вблизи которой она оказалась в момент стабилизации. Понятно, что более существенные случайные флуктаций и в этом случае могут перевести состояние экосистемы в "поле притяжения" другой траектории развития, но чем больше времени проходит по, -стема по случайно выбранному пути.

Факт увеличения вероятности катастроф с увеличением сложности экосистем несколько не согласуется с соотношением дивергенции и конвергенции эволюционного развития или увеличения и уменьшения разнообразия развивающегося материального мира. Действительно, хотя сторонники конвергенции, наблюдая похожесть различных и далеких друг от друга живых существ, обитающих в схожих условиях, малое разнообразие кристаллических структур и элементарных частиц различных химиче-, -, ,

, , -вых организмов и экосистем, биосферы в целом. Но тогда получается, что повышение , , поскольку в результате существенно возрастает разнообразие и сложность экосистем, то есть организация материи как бы предопределено заранее, является следствием тех объективных законов, которым подчиняется её развитие, а законы приро-, , .

Такой, на первый взгляд парадоксальный, вывод наталкивает на информационную идею бифуркационных процессов, в которой ответы на проблемные вопросы следует искать на основе некоторых "принципов отбора" или законов при, -, . -следовать те или иные эволюционные процессы, выявлять тенденции изменения различных параметров экологических систем, подобные принципы приходится рассматривать в качестве некоторых "эмпирических обобщений", которые, по выражению В .И. Вернадского [4], означают признание фактов, не имеющих объяснений, например возникновения жизни на Земле, решающей роли живого в биосферных процессах или существования обратных связей в биосфере как едином организме. Механизмы обратных связей определяют механизмы самосохранения, наследственности, приспосабливаемое™, изменчивости, отбора, то есть все те ме-, , информацией живых организмов, составляющих единую экосистему.

К проблеме возникновения обратных связей в живом мире относят много фактов ещё не изученных и непонятных, например разнообразные поведенческие , -ляций или функциональная дифференциация в сообществах. Такие информационные связи при надлежащей их организации позволяют прогнозировать би, , управлять катастрофами на основе информационного базиса динамических экономических систем [5]. Для этого необходимо сформировать понятие информации с позиций теории динамических систем или синергетики, построить динамическую модель информационного процесса, проследить эволюцию зарождения информационных потоков и динамику их ценности.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Пригожий И.Р., Стенгерс И. Порядок из хаоса. - М.: Прогресс. 1986.

2. Хакен Г. Синергетика . - М.: Мир, 1980.

3. Математические модели в экологии и генетике. - М.: Наука, 1981. -176с.

4. . . . - .: , 1983. 10

( . ). - 62 .

5. Чернавский Д.С. Синергетика и информация. - М.: Знание, 1990. № 5

(Сер.Математика и кибернетика) . - 42 с.

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АНАЛИЗА ДИСПЕРСНОГО СОСТАВА СБРОСНЫХ ВОДНЫХ ПОТОКОВ

АЛ. Пуресев, В. А. Лепихова

При оценке степени вредности сбросных водных потоков важное гигиеническое значение имеет мониторинг качественного состава и количественного содержания химических и биологических примесей сбросных потоков производственных и жилищно-коммунальных предприятий. Разработка методик и средств контроля материальных примесей в сбросных потоках по спектрограммам дает возможность для успешного решения существующих экологических проблем. Существующие методы контроля гранулометрического состава водных систем характеризуются большими затратами времени и трудоемкостью, они не позволяют оценить эффективность работы очистных сооружений, контролировать очистку, совершенствовать технологию. Существующие методы контроля гранулометрического состава водных систем характеризуются большими затратами времени и трудоемкостью, они не позволяют создать систему оперативного и непрерывного измерения и слежения в реальном .

Развитие современных технических и вычислительных средств позволяет решать вопрос о разработке новых методик и средств дисперсного анализа по созданию систем непрерывного контроля за сбросными потоками. Теоретические и экспериментальные исследования с использованием методов математического моделирования позволяют избавиться от взаимной зависимости некоторых параметров, оценить погрешность измерения и провести диагностику дисперсного состава движущегося сбросного водяного потока.

Одним из перспективных направлений является определение дисперсного состава примесей в водном потоке по сигналам акустической эмиссии с выделением подспектров Фурье [1], содержащих информацию о пофракционной концентрации.

Акустический сигнал (АС) от взвешенных частиц в сбросном водном потоке, как всякий составной звуковой сигнал, состоит из периодических компонент. Разложение АС на элементарные составляющие, при анализе дисперсного состава взвешенных частиц в химических и биохимических примесях сбросных потоков является

. -

ракционных концентраций интервалов дисперсности примесей и отображать диагностическую роль этих интервалов в формировании акустического сигнала. Этим условиям удовлетворяет разложение АС на гармонические ортогональные составляющие, , -

.

Академиком В.А. Котельниковым была доказана теорема, утверждающая, что всякий сигнал может быть представлен дискретным набором его отсчетов через равные промежутки времени без всякой потери информации, при условии, что частота отсчетов не менее чем вдвое превышает максимальную частоту анализируемого

. -