什么是生态模拟?

[拼音]：shengtai moni

[外文]：simulation in ecology

应用系统分析的原理，建立生态系统的数学模型，模拟生态系统的行为和特点的研究方法。

把生态学现象和概念翻译成数学语言，并按由此得到的数学关系进行运算，作出预断，这种数学系统，称为生态学中的数学模型。描述某些生态现象的数学关系比较复杂，包括一系列方程式，一般用电子计算机求解，因而也称为生态系统的电子计算机模型。

系统分析在生态学研究中的应用是从20世纪60年代开始的，最早的论文集《生态学的系统分析》（Sуstem Analуsis in Ecologу)出版于1966年。由于系统分析对分析和说明生态学问题具有独特的优越性，已引起人们的普遍注意。

生态学研究是在野外调查和野外实验获得有关数据和资料的基础上，通过建立模型来描述问题的轮廓，指引研究的方向，以便进行模拟试验和预测。如果所建立的模型未能预测到生态系统变化的情况，也可以进一步研究模型在概念结构上的缺陷，为建立比较符合实际的模型提供参数或修改参数，然后不断地进行再模拟、 *** 作和预测，一旦建立了一个符合实际的模型，也就为研究工作提供了极为有用的手段，可以进行许多种不同的模拟试验。在现代科学中，模拟试验已成为强有力的工具。实际试验往往需要较长的时间和较多的经费，特别是在污染生态学的研究中，许多实际试验会带来严重后果，如污染的发生，流行病的传播，虫害的暴发等进行实际试验是不允许的。在这方面模拟试验却具有明显的优越性。

采用模型来描述和预测生态系统的行为，主要根据等级组织原理，就是把一个大的系统划分为若干亚系统（图中用三个较大方框表示），亚系统还可再分为亚亚系统（图中用小方框表示），如此构成一个有层次的系统。在预测系统或亚系统的行为时，可以把其内部结构不清楚的对象看成“黑箱”，把外部对于这个对象的影响看成输入，而把这个对象对于外部的影响看成输出，通过对输入和输出关系的研究，来预测“黑箱”的行为（如图）。“黑箱”理论是控制论所建立的方法，适用于复杂的生态学研究。

建立模型常用集论、向量、矩阵代数、微分和积分等数学知识。组建模型通常分六个逻辑步骤：确定模拟对象，确定系统的结构，建立系统的数学模型，检验模型的有效性，分析系统的灵敏度（或称敏感性分析），模拟和运用所建立的系统模型。

20世纪70年代以来，模拟试验技术已经在生态学的许多领域得到广泛应用。例如罗马学会（又称罗马俱乐部）根据十几年来人类活动引起的全球性影响，其中包括工农业的发展、人口的增长、营养的分配、环境的污染、资源的利用等，应用大量的状态变量和参数，建立了“世界模型”，并利用电子计算机进行模拟，对人类的未来进行了预测。中国学者也已开始生态模拟的研究工作。

参考书目

小田桂三郎等著，姜恕译：《农田生态学》，科学出版社，北京，1976。（小田桂三郎、宇田川武俊：《耕地の生態学》，築地書館，東京，1972。）J.M.史密斯著，郎所译：《生态学模型》，科学出版社，北京，1979。(J.Maynard Smith，Models in Ecology，Cambridge University Press，London，New York，1975.)B.C.Patten，Systems Analysis and Simulation in Ecology，Academic Press，New York，1971.