Анализ динамики возобновляемых биоресурсов с использованием комплекса гибридных моделей

• Автор: Переварюха, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Положения, выносимые на защиту

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ БИОРЕСУРСОВ ЭКОСИСТЕМЫ КАСПИЯ

1.1. Ретроспективный анализ планов развития осетрового хозяйства и последствий их реализации
1.2. Особенности формирования экспертных прогнозов управления биоресурсами и их реалистичность.

1.3. Исследование влияния нестабильности уровня Каспия.

1.4. Метод концептуальной структуризации взаимодействия экологических и антропогенных процессов
1.5. Формализация на основе когнитивного орграфа взаимодействия факторов, влияющих на состояние биоресурсов экосистемы Каспия
1.6. Определение неочевидных взаимовлияний концептов когнитивного орграфа на основе макстриангулярных операций.
1.7. Анализ возможностей управления биоресурсами на основе оценки влияния контуров когнитивного орграфа

1.8. О практическом применении методов системного анализа при

управлении эксплуатацией биоресурсов.
Выводы.
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА НОВЫХ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОПОЛНЕНИЯ
ПОПУЛЯЦИЙ РЫБ
2.1. Модели пополнения популяций рыб и их теоретические биологические основания
2.2. Новая модель зависимости запаспополнение.
2.3. Сравнительный анализ свойств новой модели по имеющимся данным наблюдений
2.4. Анализ неунимодальной зависимости по данным о воспроизводстве анадромных рыб.
2.5. Гибридные системы и методы их моделирования.
2.6. Разработка модели пополнения с использованием гибридного представления времени
2.7. Биологическое обоснование разработанных моделей.
Выводы.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ МОДЕЛЕЙ ЗАПАСПОПОЛНЕНИЕ.
3.1. Модели запаспополнение и теория динамических систем
3.2. Метаморфозы динамики моделей вида запасполнение
3.3. Детерминированный хаос в моделях запаспополнение.
3.4. Особенности фазовых портретов разработанных моделей.
3.5. Идентификация моделей в среде моделирования АпуЬхю.
3.6. Исследование динамики управляемых популяций.
3.7. Анализ нерациональных решений при управлении промыслом
3.8. Метод моделирования формирования пополнения при искусственном воспроизводстве
3.9. Анализ влияния искусственного воспроизводства при различных сценариях выпуска
3 Выработка и оценка управленческих решений по корректировке
практики заводского воспроизводства
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ДЕТЕРМИНИРОВАННОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ АПЕРИОДИЧЕСКОЙ
ДИНАМИКИ ПОПУЛЯЦИИ.
4.1. Популяции с возможностью нескольких состояний равновесия
4.2. Анализ эффекта запаздывания в биологических процессах и его моделирование.
4.3. Модель запаспополнение с отклоняющимся аргументом
4.4. Особенности перехода от стационарного состояния к
апериодическим колебаниями численности популяций.
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.
ЛИТЕРАТУРА


В модельном эксперименте проанализированы причины резкого падения уловов осетровых после периода незначительного, но последовательного его уменьшения, связанные с особенностями искусственного и естественного воспроизводства. На основе проведенных исследований предложены пути оптимизации рыбоводного процесса. Предложенный подход разработки гибридных моделей может применяться для задач принятия и оценки решений при управлении различными видами биоресурсов. Проводимые исследования поддержаны грантами Правительства СанктПетербурга грант , РФФИ 9а. Получены акты внедрения результатов работы в Институте эволюционной физиологии и биохимии РАН, Волгоградском отделении Государственного научноисследовательского института озрного и речного рыбного хозяйства, Агентстве по рыболовству и рыбоводству Астраханской области. В первой главе проведен системный анализ с применением формальных методов опыта эксплуатации популяций осетровых Каспия для выявления влияния факторов и решений, определивших их современное состояние и динамику пополнения. Для решения задачи системного анализа взаимодействующих процессов в слабоформализованной области был использован аппарат знаковых когнитивных графов. Выделены основные факторы, соответствующие вершинам орграфа и определены положительные и отрицательные веса дуг, передающих их взаимовлияние. Анализ импульсного процесса в знаковом графе показал наличие цепи влияющих факторов, противодействующих неограниченному увеличению численности популяции при масштабном искусственном воспроизводстве. Во второй главе рассматриваются идеи и существующие модели теории зависимости запаса и пополнения. Разрабатываются теоретически обоснованные новые модели воспроизводства биоресурсов на основе гибридного представления времени. Показано качественное отличие разработанных моделей. Исследовано влияние решений но изменению промыслового режима и искусственного воспроизводства. В четвертой главе проводится развитие и принципиальная модификация модели, связанная с фактом, что популяции могут длительное время находиться в состояниях с разным уровнем численности. Разработана модель, описывающая переходный хаотический режим в динамике популяций. Исследуются особенности не образующих непрерывных подпространств в фазовом пространстве двух областей притяжения аттракторов динамической системы с локальнонесвязной границей. Каспийского моря, позволившего на основе формальных методов когнитивной структуризации установить нелинейный характер зависимости между величинами запаса и пополнения этих рыб. Комплекс гибридных моделей формирования пополнения, отражающих наблюдаемые особенности формы зависимости запаса и пополнения и ряд нелинейных эффектов в динамике популяций рыб. Практические рекомендации по совершенствованию рыбоводного процесса на основе модельной оценки критерия эффективности для различных сценариев модификации технологии интродукции молоди. Обоснованность и достоверность научных положений диссертации подтверждаются преемственностью основных результатов, сравнительным анализом предшествующих научных разработок, соответствием полученных модельных выводов данным о воспроизводстве, динамике, особенностям эксплуатации популяций по работам Р. Петермана , Д. Кушинга , Р. Риклефса , В. Кристи , Ф. Пива , У. Д. Ле Крена , Д. Джонса и К. Уолтерса , результатам лабораторных опытов Е. В. Дмитриевой . Апробация работы. Основные результаты работы доложены на VII и VIII Всероссийской конференции молодых учных по математическому моделированию и информационным технологиям Красноярск, Новосибирск, 6ой Курчатовской молодежной научной школе Москва, X Международной научнопрактической конференции Компьютерное моделирование СанктПетербург, . IV Всероссийской научнопрактической конференции по имитационному моделированию СанктПетербург, . Публикации по теме диссертации. Основные результаты диссертации изложены в печатных работах, в том числе в журналах перечня ВАК. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Диссертация изложена на 9 страницах машинописного текста с рисунками, и списком литературы из 7 наименований.