Биосфера -- это совокупность всего живого на планете. При анализе биосферы современными кибернетическими методами принято выделять биологические системы -- классы больших систем, обладающих рядом специфических особенностей, характеризующих жизнь: обмен веществ (т.е. комплекс физико-химических процессов); способность расти и размножаться; способность реагировать на внешние воздействия (т.е. выработка упреждающих и оповещающих сигналов).
Биологические системы являются открытыми системами в том смысле, что они получают извне вещества и энергию и создают из них сложные структуры. Биологические системы могут существовать только благодаря развитию подсистем управления, регулирующих реакции обмена веществ и жизнедеятельности организма. Они обладают способностью воспринимать и обрабатывать информацию управляющих сигналов.
Классификация биологических систем носит условный характер, поскольку нет единого критерия для подразделения и всегда существуют промежуточные формы. Более того, в биологических работах практически нет четкой и непротиворечивой формулировки первичных понятий. Принятые в зоологии и ботанике классификации не пригодны для рассмотрения биологических систем в современном кибернетическом информационном плане. В связи с этим в последние десятилетия проблемам классификации таких систем и математического моделирования процессов биосферы уделяется большое внимание. В частности, в этой области интенсивно развиваются и стохастические модели.
Следует подчеркнуть, что в проблеме моделирования динамики биосферы сложилась любопытная ситуация: существует и все время растет число различных моделей, получаемых самым разнообразным математическим аппаратом, причем выбор аппарата определяется в значительной мере вкусами исследователя.
В этой книге, предлагаемой вниманию читателя, изложение материала, связанного с математическим моделированием процессов биосферы, основано на методологии законов сохранения. Описание биологического равновесия с помощью информационной энтропии основано на результатах работы [27], что позволило преодолеть так называемый "парадокс информационной энтропии". Приводится два варианта стохастических законов сохранения, включая аналог уравнений из [27].
4.1. Иерархия процессов в биосфере
4.2. Модель Вольтерра
4.3. Культивирование микроорганизмов
4.4. Модели "хищник-жертва"
4.5. Модель Костицина
4.6. Континуальная модель биосферы
4.7. Информационная энтропия в биологии
4.8. Стохастические модели в биологии