Modelarea Proceselor Ecologice

1. INTRODUCERE

În conformitate cu dictionarul Oxford de ecologie modelul este o

reprezentare a realitătii, care prezintă în manieră simplificată principalele

trăsături ale unor aspecte ale lumii reale, pentru a le face mai usor de înteles si,

adesea, a facilita avansarea de prognoze (Allaby, 2005). În conformitate cu DEX

al limbii române un model înseamnă o reprezentare simplificată a unui proces sau

a unui sistem; este un sistem teoretic sau material, cu ajutorul căruia pot fi

studiate indirect proprietătile si transformările altui sistem, mai complex, cu care

modelul prezintă analogii.

Vom aborda modelul ecologic ca pe o reprezentare rezumativă a unei

entităti reale, a unui lucru, idei sau conditii, care descrie si sintetizează structura,

dinamica sau functiile unui sistem sau ale unui proces ecologic. Acestea pot fi

foarte de simple, de exemplu o expresie verbală cu privire la însusirea unui

subiect, sau o diagramă, cum ar fi două dreptunghiuri înzestrate cu o anumită

semnificatie, legate între ele printr-o săgeată, care indică o relatie. La cealaltă

extremă, modelele ecologice pot fi oricât de complexe, de exemplu programe

imense care rulează pe retele de calculatoare interconectate, la care lucrează

institutii cu sute de oameni, din cele mai diverse specialităti. Procesul de

modelare este un sir de etape, care trebuie parcurse, pentru a converti o idee mai

întâi într-un model conceptual si apoi într-o reprezentare cantitativă. Modelarea

ecologică este încadrată variabil, undeva între o simplă si frecvent ignorată

metodă a ecologiei, si (polul opus) un domeniu de vârf care necesită specialisti

“modelatori”, definindu-se astfel un domeniu distinct al ecologiei. Probabil

adevărul este undeva pe la mijloc.

Modelarea este o procedură care însoteste inevitabil orice studiu. Ea nu

înseamnă neapărat calcul, dar cel mai frecvent implică sau se exprimă si prin

limbaj matematic, respectiv reclamă utilizarea adecvată a tehnologiei informatiei.

Modelarea este o activitate universală; toti practicienii, uneori si teoreticienii,

creează si testează modele de cele mai diferite forme, idei si expresii. Dacă

excludeti modelul dintr-o cercetare de ecologie, veti fi niste simpli colectionari

de fapte sau de date primare (W. Silvert, 2001).

Ecologia modernă este esafodată prin trei mari planuri de abordare a

problemelor complexe, care definesc provocările prezentului si viitorului,

constituind totodată arsenalul tematic, teoretic si metodologic din care îsi extrage

identitatea si forta: ele poartă numele de regula celor trei M. Adică 1.

Monitoring, 2. Modelare si 3. Management.

Modelarea serveste la descrierea, sinteza si explicarea fenomenelor

ecologice, este un aparat stiintific prin care distilăm principalele trăsături

emergente ale sistemelor, pe care experimentăm în spatiul virtual. Ea este

indispensabilă pentru orientarea si planificarea studiilor, testarea ipotezelor

multiple de lucru, simulare si prognoză, dar - mai ales - ca unealtă eficientă în

managementul ecologic si criteriu pentru sustinerea deciziilor de mediu. Nu mai

există domeniu al ecologiei si al stiintelor conexe, în care modelarea să nu joace

un rol esential. Cu toate aceste afirmatii, trebuie înteles că modelele ecologice nu

sunt, si nu trebuie să fie, un rezultat final al cercetării sau un scop în sine.

Modelele sunt si trebuie să fie folositoare, să sustină cercetarea, managementul si

politicile de mediu si să prefigureze noile sarcini care le stau în fată. Nu în ultimă

instantă ele ne ajută să construim un mediu abstract, virtual, în care să

experimentăm si să găsim căi sau solutii rezonabile, cu multă vreme înainte de a

interveni asupra mediului, prin implementarea unor măsuri mai mult sau mai

putin inspirate. Ea ne ajută să ne comportăm în spiritul deontologiei profesionale.

Acest material are un rol atât didactic cât si stiintific, având ca scop

cresterea performantelor profesionale a celor care au studiat deja biologia

plantelor si animalelor, ecologie generală, ecologia populatiilor si a sistemelor

suprapopulationale, care cunosc tehnicile si metodele aplicate în ecologie,

respectiv cei care au deja o bază solidă de cunostinte si doresc să acceadă la un

nou nivel profesional, respectiv al dezvoltării intelectuale. Nu în ultimă instantă

este un bun procedeu de a ne evalua: un ecolog modern trebuie să stie să

modeleze; pentru aceasta trebuie să cunoască acceptabil sistematică, ecologie,

matematică si informatică, respectiv să-si dezvolte continuu cunostintele si

aptitudinile în aceste directii. Studentii de la specializarea "Ecologie si protectia

mediului" (studii de licentă), precum si de la masteratul "Expertiza si

managementul sistemelor ecologice", coordonate de Catedra de Ecologie si

Protectia Mediului, Facultatea de Stiinte, Universitatea "Lucian Blaga" din Sibiu,

vor găsi în aceste pagini un suport teoretic si practic pentru dezvoltarea

deprinderilor de realizare a studiilor de ecologie.

2. ALGORITMUL SI PRINCIPIILE MODELĂRII

Modelele ecologice pot fi definite în mod grafic, informal (fără ecuatii:

de exemplu un mod alternativ, preliminar, este definirea verbală a modelului) sau

formal, prin expresiile matematice corespunzătoare si programe asociate pe

calculator (Silvert, 2001). Ilustrarea grafică a unui model se poate realiza printr-o

diagramă conceptuală (de exemplu circulatia energiei printr-un nivel trofic,

circuitul apei sau al unui element oarecare în natură etc.).

Abordarea clasică, obisnuită în procesul de modelare, începe cu

caracterizarea si definirea procesului sau a sistemului, avansarea unor ipoteze

despre structură si functii, traducerea acestora într-un sistem formal (de exemplu

prin ecuatii) si transpunerea pe calculator, într-un program accesibil, rularea si

colectarea rezultatelor. Urmează verificarea potrivirii dintre datele reale si cele

avansate de model, si recalibrarea modelului pentru a reduce posibilele

nepotriviri dintre valorile experimentale si cele asteptate.

Câteodată acest algoritm este posibil si eficient, însă nu totdeauna, atât din

motive obiective (legate de specificul sistemului ecologic analizat), cât si

subiective (pregătirea cercetătorului, disponibilul tehnic si informational etc.). De

multe ori pornim de la datele personale sau cele obtinute de un alt cercetător si

construim singuri ecuatiile modelului. Alteori, este recomandat să pornim de la

anumite ecuatii prestabilite de altii si să utilizăm datele experimentale pentru

calcularea de parametri sintetici sau derivati. Dar, din ce în ce mai des, modelarea

nu mai implică lucrul cu ecuatii, sau cel putin nu presupune că cercetătorul este

obligat să le definească singur, în termeni matematici. O variantă este să lase

calculatorul să se descurce cu ceea ce modelatorul cunoaste numai conceptual sau

informal, utilizând programe care permit un oarecare grad de independentă, care

operează cu proceduri si obiecte relativ independente. Procesul de modelare nu

are o singură retetă si nu se poate reduce la un singur algoritm; totul se adaptează

la scopul si obiectivele cercetării, la categoria de studiu în derulare, tipul,

calitatea si cantitatea datelor. De aceea mai jos redau mai degrabă un ghid, în

sensul unei serii de indicatii, si nu o colectie de reguli cu rol de rigidizare sau

standardizare a demersului.