დიმიტრი აბზიანიძე

მონოგრაფია არ არის მათემატიკური ეკოლოგიის სისტემური სახელმძღვანელო, თუმცა მისი მიზანია წარმოადგინოს, თუ როგორ უნდა იქნეს გამოყენებული მათემატიკური მეთოდები გარემოს დაცვის პრაქტიკული ამოცანების გადაწყვეტისას.მასალების ფართო სპექტრი და მაგალითების მრავალფეროვნება ნაშრომს სასარგებლოს ხდის დარგის მკლევრების, აგრეთვე ეკონომიკისა და სხვა დარგის სპეციალისტებისათვის, რომლებიც დაინტერესებულნი არიან გარემოს დაცვის საკითხებით.

ინდუსტრიის განვითარების და მოსახლეობის რაოდენობის ზრდის პირობებში უდიდესი მნიშვნელობა აქვს გარემოს დაცვას და ბუნებრივი რესურსების სწორ გამოყენებას. ეკოლოგიური მდგომარეობის შეფასებისთვის, მონიტორინგისა და მართვისთვის საჭიროა ყველა მისი კომპონენტების ეკოლოგიური, კარტოგრაფიული და სხვა ტიპის ინფორმაციის მოპოვება, გაანალიზება და საჭიროების შემთხვევაში სწორი გადაწყვეტილების მიღება. არსებობს სხვადასხვა მეთოდი ამ ამოცანის გადასაწყვეტად. სტატიაში მოყვანილია იმ მეთოდის მოკლე აღწერა, რომელიც ჩვენ გამოვიყენეთ მდ. მტკვრის ერთ-ერთი მონაკვეთის ეკოლოგიური მდგომარეობის შეფასებისთვის, კერძოდ, მძიმე მეტალების შემცველობის განსაზღვრა მონაკვეთზე ზაჰესი – წითელი ხიდი. ანტროპოლოგიური ზემოქმედების ხარისხი მდინარეულ წყლებზე შეფასებული იყო მათემატიკური მოდელირების თანამედროვე მეთოდების და გეოსაინფორმაციო ტექნოლოგიების გამოყენებით. ინფორმაციის მათემატიკური დამუშავება შეიცავდა მათემატიკური ეკოლოგიის მთელ სპექტრს, დაწყებული მათემატიკური სტატისტიკიდან – დამთავრებული რთული მოდელით. აგრეთვე გამოყენებული იყო გეოსაინფორმაციო პროგრამების ძირითადი ფუნქციები: ინფორმაციის ორგანიზება, დამუშავება, ანალიზი, შემოწმება, ვიზუალიზაცია და სხვა. შედეგად შეიქმნა თემატიკური რუკები, რომლებიც ასახავს მძიმე მეტალების კონცენტრაციას და აგრეთვე ცვილებების დინამიკას. შემუშავებული მეთოდი შეიძლება გამოვიყენოთ სხვადასხვა ობიექტის შეფასებისთვის, ამ მეთოდის საშუალებით მარტივად და მცირე ხარჯებით შეგვიძლია ვაწარმოოთ ეკოლოგიური მონიტორინგი.

Вопрос об эффективности применения математических методов при анализе экологических процессов авторы данной статьи рассматривали в четвертом номере данного журнала за 2018 г. В предложенной статье авторы продолжают развивать эту идею, рассматривая на этот раз взаимодействие человека с окружающей средой. Основное внимание авторов сосредоточено на том, чтобы показать важную роль математики в взаимодействии человека с окружающей средой. Известно, что антропогенные объекты (населенные пункты, различные промышленные предприятия, транспорт и др.) в результате своего функционирования оказывают на человека разного рода воздействия. Для изучения этих процессов возникает необходимость в развитии наук, чтобы прогнозировать состояние окружающей среды и управлять процессами экологического равновесия в геологической среде, между природой и техносферой (техногенной деятельностью людей). В изучении этих процессов математикам отводится решающая роль. Однако, предмет исследования неизменно сложен, т.к изучение требует объединения взаимосвязаных между собой процессов самой разнообразной природы. Заметим, что и организация этих исследований очень трудна, т.к. изучение антропогенного влияния человека на окружающую среду требует объединения деятельности целого ряда специалистов самых разных сфер. 

გეოლოგიური ობიექტების, ეკოლოგიური სისტემების თვისებების აღწერის, კლასიფიკაციისა და მათი ქცევის პროგნოზირებისთვის საჭიროა მათემატიკური მოდელის შექმნა. მოდელის შექმნის პროცესი საკმაოდ რთულია და რამდენიმე ეტაპისგან შედგება. დაკვირვების ან ექსპერიმენტების შედეგად მიღებული მონაცემები მუშავდება სტატისტიკური ანალიზის გამოყენებით. კომპიუტერული ტექნოლოგიების ფართო გამოყენებამ შესაძლებელი გახადა გეოლოგიისა და ეკოლოგიის ყველა დარგში ახალი ტექნოლოგიების გამოყენება. პროგრამა Excel-ის ინსტრუმენტების ნაკრების და ფუნქციების გამოყენებით შესაძლებელია მონაცემების სტატისტიკური დამუშავება. ძირითადი სტატისტიკური მაჩვენებლები, როგორიც არის საშუალო მნიშვნელობა, დისპერსია, ასიმეტრია, კვადრატული ფესვი დისპერსიიდან, ექსცესი და სხვა თავმოყრილია ერთ ოფციაში, რამდენიმე აუცილებელი სტატისტიკური მახასიათებელი შეიძლება განისაზღვროს შესაბამისი ფუნქციით (ძირითადად სტატისტიკური და მათემატიკური), რაც დაწვრილებითაა აღწერილი. 

ეკოლოგიური და გეოლოგიური კვლევების ჩასატარებლად საჭიროა რომელიმე ობიექტის პარამეტრების ცოდნა მთელ საკვლევ ტერიტორიაზე, მაგრამ სხვადასხვა მიზეზის გამო შეუძლებელია ზოგიერთ ადგილიდან ნიმუშების აღება და, აქედან გამომდინარე, ვერ ვსაზღვრავთ რომელიმე ცვლადის პარამეტრებს ამ ადგილებში. დასკვნის გასაკეთებლად კი საჭიროა მონაცემების მთელი სპექტრი. ასეთ შეთხვევაში იმისათვის, რომ განვსაზღვროთ რომელიმე ცვლადის მნიშვნელობა იმ წერტილში, სადაც იგი პრაქტიკულად არ იყო გაანგარიშებული, ვიყენებთ სივრცულ ინტერპოლაციას

Применение математических методов в экологии дает возможность получить такие результаты, которые невозможно достичь другими методами. Желательно, чтобы экологи умели бы не только пользоваться математическим аппаратом, но и могли бы выбрать из многочисленных методов именно тот, который необходим для достижения поставленной цели, т.е. целенаправленно его использовать.

Оценка качества окружающей природной среды производится с целью установления предельно допустимых норм воздействия, гарантирующих экологическую безопасность (ЭБ) населения, сохранение генофонда и обеспечивающих рациональное использование и воспроизводство природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности.

Предлагаемая работа дает наглядное представление о том, как в наши дни можно применить алгоритмы фильтрации при решении практических задач по охране окружающей среды (ОС). Оценка степени загрязнения окружающей природной среды производится с целью установления предельно допустимых норм воздействия, гарантирующих экологическую безопасность населения, обеспечение рационального использования и воспроизводства природных ресурсов в условиях устойчивого развития хозяйственной деятельности. При этом под воздействием вообще понимается антропогенная деятельность, связанная с реализацией экономических, рекреационных, культурных интересов и вносящая физические, химические, биологические изменения в природную среду.

Потребность в изучении экологических процессов приводит к проблеме использования (или применения) современной теории принятия решений, включающих в себя развитой математический аппарат. Основная задача экологических исследований состоит в накоплении и анализе информации о количественном характере взаимоотношений между живыми организмами и средой их обитания с целью получения таких результатов, как оценка качества изучаемых экологических систем (ЭС) (в конечном итоге – с целью возможности их использования человеком), выявления факторов негативного внешнего воздействия, прогноз устойчивости ЭС.