Використання математичних моделей в екологічних дослідженнях

Abstract

У цiй статтi представлено ґрунтовний огляд ключових типiв математичних моде-лей, що застосовуються в екологiї для аналiзу, моделювання та прогнозування змiн у природних i антропогенних системах. Розглянуто як традицiйнi аналiтичнi, так i сучаснi комп’ютеризованi пiдходи до моделювання, включаючи стохастичнi, динамiчнi, просторово-часовi моделi, моделi на основi нечiткої логiки, машинного навчання й штучного iнтелекту. Наведено численнi приклади використання моделей для вирiшення завдань управлiння водними ресурсами, контролю якостi повiтря, дослiдження популяцiйних процесiв, оцiнки клiматичних змiн та розрахунку екосистемних послуг. Пiдкреслено роль мiждисциплiнарного пiдходу та цифрових технологiй в удосконаленнi iнструментiв екологiчного моделювання. Визначено перспективи iнтеграцiї моделей у процеси планування природокористування, управлiння ризиками та формування екологiчної полiтики.

This article provides a thorough overview of the key types of mathematical models used in ecology to analyze, model, and predict changes in natural and anthropogenic systems. Both traditional analytical and modern computerized modeling approaches are considered, including stochastic, dynamic, spatio-temporal, fuzzy logic, machine learning, and artificial intelligence models. Numerous examples of the use of models for solving problems of water resources management, air quality control, study of population processes, climate change assessment, and calculation of ecosystem services are given. The role of an interdisciplinary approach and digital technologies in improving environmental modeling tools is emphasized. The prospects for integrating models into the processes of environmental planning, risk management and environmental policy formation are determined.