Ознакомить студентов с основными проблемными областями общей экологии, намечающимися и формирующимися путями их решения. Крупные проблемные области соответствуют основным разделам общей экологии. Их порядок изложения воспроизводит схему построения дедуктивных моделей от частного к общему. Иллюстрации экологических отношений приводятся как демонстрация области приложения дедуктивной модели. Новые сильные результаты в мировой науке по мере осознания их лектором вводятся в чтение курса. Курс призван расширить представления о теории современной экологии, заложить представление о методе синтеза дедуктивных теоретико-математических моделей и привлечь студентов к научному поиску.

Введение в курс. Формулировка целей и задач курса. Схемы изложения материалов.

Краткая история развития экологии как науки об отношениях. Рассматриваются базовые представления Ч. Дарвина об естественном отборе как отражении идеи руководящей роли отношений, концепций равновесной термодинамики Гиббса, первой математической экологической модели Мальтуса. В качестве второй ветви экологии определяется открытие факта минерального питания растений К. Либиха как основы круговорота вещества, азотофиксации клубеньковыми бактериями, роли хлорофилла и энергетических механизмов фотосинтеза. Показывается факт дифференциации науки о Земле на три взаимодополняющие, на первых этапах слабо взаимодействующие ветви; классическая экология как обобщение идей Ч. Дарвина наука об отношениях во времени, география – наука об отношениях в пространстве, наука о биосфере как отображение базовых представлений термостатики и термодинамики о процессах. Рассматривается условия становления математической экологии и создания математической первых математических экологических моделей. Демонстрируется тесная связь развития экологии с требованиями практики и демонстрируется ее влияние на экономическое развитие (зеленые революции). Рассматривается ход постепенной интеграции трех составляющих экологии в единую науку. Международная биологическая программа рассматривается как важнейший этап интеграции классической экологии, географии, науки о биосфере и математической экологии, положивший начало формулировке представлений об отношение человека со средой и современной экологии как интегральной науки об отношениях на различных иерархических уровнях планетарной системы.

Системологические основы науки. Представления об элементе, свойствах, состоянии, процессе, отношениях и системе как методологических приемах отображения изучаемой части реальности. Доказывается, что множество понятий, определяющих объекты экологии от популяций до биосферы есть способ выделения систем на основе явно или не явно определенных типов отношений. Рассматриваются два основных способа отображения окружающего мира в модели: термостатистический и динамический. Вводятся представления о равновесных, стационарных и неравновесных процессах, замкнутых и открытых системах. В рамках модели динамики вводится представление об устойчивости и размерности пространства. Объясняться принципы построения дедуктивных и индуктивных моделей и рассматривается гносеологическая связь между ними.

Основы теории популяций. На примере популяции рассматривается последовательный процесс усложнения моделей автохтонной динамики популяций: от Мальтуса до нелинейных моделей с изменением параметра самоингибирования как функции численности, бифуркационных моделей с запаздыванием и дискретным временем. Демонстрируется значение моделей динамики для понимания сложных явлений. Показывается факт влияния моделей на принятие решение. При этом обращается внимание на тот факт, что каждая из моделей имеет ограниченную область применения к реальному миру. Вводятся представления о r, K- стратегии (отборе). Демонстрируются различия в свойствах видов с разными стратегиями и особенности их географического распространения.

Базовые аллометрические модели. Аллометрические модели популяция вводятся как пример чисто феноменологических моделей с не очень ясной природой реализуемых в них отношениях. Из аллометрических моделей выводятся оценки некоторых параметров популяций. Показывается, что из аллометрических моделей неизбежно вытекает нарушение непрерывности и относительная дискретность (фрактальность) размеров особей разных видов и всех, определяемых размерами свойств.

Представления о сообществе. Вводится как модель отношений различных по некоторым параметрам видов, порождяющая представление о сообществе. Рассматривается логическая матрица возможных парных отношений на основе положительной, отрицательной связей и одностороннем или двух стороннем отсутствии связи. Вводятся соответствующие Традиционные названия для парных отношений. Формулируется модель динамики в системе «хищник-жертва» , «конкуренция двух видов». Рассматривается изменения динамики при введении в модель дополннтельных отношений. Демонстрируется роль моделей в развитии общенаучной мысе и практике.

Динамика популяций и простых сообществ с позиции теории колебаний. Модель автоколебаний вводится как общая база для описания важных элементов динамики. Рассматривается связь момент инерции и периода колебаний. Соотношение собственных и вынужденных колебаний, условия резонанса. Вводится представление о нелинейных система и нелинейных колебаниях. Рассматривается резонанс и его системообразующая роль в линейных и нелинейных системах. В рамках моделей теории колебания обобщаются представления о соотношении автоколебаний и действия внешних сил.

Вводится представление о факторах среды с подразделением их на факторы вещественно-энергетических и информационных отношений. Первые трактуются как ресурсы, вторые как условия среды. Пространство и время рассматриваются как экологические факторы. Кратко обсуждается неоднозначность этих понятий. Рассматриваются общая равновесная модель действия факторов на любой объект. Показывается природа параболической формы зависимости. Демонстрируется синтез многофакторных моделей. Рассматриваются некоторые очевидные следствия, вытекающие из таких моделей (зависимость биологической продуктивности и скорости минерализации органического вещества от соотношения тепла и влаги). На основе многофакторной модели вводится представление о чувствительности. На примере положения и колебания границы леса и тундры демонстрируется эффект многофакторной зависимости и возможная территориально-временная асинхронность пространственно-временной динамики положения границы.

Представления о формировании многовидовых сообществ в отношениях со средой. На основе представления о соотношениях внешних факторов и автоколебаний на демонстрируется возможная схема построения модели сообщества. Демонстрируются условия, при которых виды могут быть независимыми или слабо зависимыми, заселяя одну и ту же территорию, и соседствуя друг с другом. Рассматриваются модели сообществ в гомогенной среде и на многомерном градиенте условий среды и ресурсов. Рассматривается модель, объясняющая ярусную структуру леса, как результат дифференциации видов по координатам пространства-времени. На основе дедуктивных представлений вводится модель динамики сообщества в различных пространственно временных масштабах, Рассматривается квазиравновесная динамики и эффекты резонанса и бифуркаций.

Представления о разнообразии. Понятие разнообразие вводится на основе теории информации и термостатики. Из представлений о множестве комбинаторных отношений выводится мера разнообразия (энтропия, информация Шеннона) как инвариант этих отношений. Для равновесных условий демонстрируется вывод моделей ранговых распределений и зависимостей «число классов различимых объектов – объем выборки». Демонстрируется прагматическая ценность понятия разнообразия. Рассматриваются способы его измерения. Рассматривается теоретическая основа необходимости сохранения разнообразия как условия устойчивого функционирования человеческого общества.

Общие представления о ландшафтной экологии. Коротко рассматривается концептуальная основа ландшафтной экологии и ее соотношение с ландшафтоведением. Рассматриваются основные модели используемые в ландшафтной экологии и их приложение к ландшафтному планированию и ландшафтной архитектуре. Демонстрируется факт реально протекающего процесса интеграции через ландшафтную экологию моделей классической экологии и географии.

Перспективы развития. Рассматриваются основные проблемы и в фундаментальной и прикладной науке, для которых пока в лучшем случае лишь намечены пути их разрешения. Частные проблемы, определенные в отдельных разделах обобщаются в единую систему. Намечаются общие контуры будущего состояния науки. Примечание: Отдельные разделы лишь упоминаются при чтении лекции, и студентам дается задание самим разобраться с конкретной темой по пособию и литературе.

• Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. М.: Мир, 1989,. т. 1. 667 с.; т. 2, 472 с.
• Пузаченко Ю. Г. Основы общей экологии. Учеб. пособие. М.: Изд-во МГУ, 1996, 133 с.
• Свирежев Ю. М., Логофет Д. О. Устойчивость биологических сообществ. М.: Наука, 1978, 352 с.
• Шмидт-Ниельсон К. Размеры животных: почему они так важны? М.: Мир, 1987.