19 мая 2023 года на площадке Атлантического филиала ФГБНУ «ВНИРО» состоялось рабочее совещание на тему «Математическое моделирование ресурсной базы водных экосистем». Данному направлению исследований в последнее время уделяется большое внимание, разработка комплексных моделей водных экосистем включает в себя и многовидовые модели сообществ рыб. Использование имитационных математических моделей, различных методов сбора, обработки и анализа имеющихся временных рядов и массивов данных рассматриваются в качестве основы для обоснования, обеспечения и реализации экосистемного подхода к организации рыболовства.
Сложность задач, связанных с разработкой комплексных моделей водных экосистем, обуславливает взаимодействие специалистов «АтлантНИРО» и Российской академии наук. В ходе рабочего совещания были представлены доклады доктора физ.-мат. наук, профессора А.Б. Медвинского с соавторами (г. Пущино, Пущинский научный центр биологических исследований РАН) - «Мониторинг экосистем и моделирование», кандидата физ.-мат. наук, с.н.с. К.А. Подгорного («АтлантНИРО») - «Методические подходы к построению имитационной модели зон апвеллинга ЦВА с включением многовидовой модели сообщества рыб», кандидата технических наук, заведующего региональным центром данных Ф.В. Коломейко («АтлантНИРО») - «Информатизация и автоматизация научных исследований в АтлантНИРО».
В докладе А.Б. Медвинского было отмечено, что функционирование экосистем характеризуется большим числом сложно организованных взаимодействий между их компонентами – популяциями живых организмов, ресурсами, факторов внешней среды, изменяющихся во времени. Исследуя динамику отдельных компонентов такой сложной системы (например, колебаний – обычно нерегулярных – численности отдельных популяций), часто сложно делать вывод относительно характера и устойчивости функционирования природной экосистемы как целого, так и затрудняет возможность предсказания ее колебаний.
В свою очередь, использование методов математического моделирования процессов, лежащих в основе наблюдаемых сложных эффектов, неизбежно сталкивается с необходимостью упрощения исследуемых экологических систем и процессов. Такое упрощение действительно позволяет изучать достаточно сложные динамические процессы. Однако при этом в значительной степени теряется возможность использования результатов математического моделирования для анализа и прогнозирования конкретной (сложно организованной во времени и в пространстве) природной экосистемы.
В представленном были предложены пути если полного преодоления, то, по крайней мере, смягчения упрощённого модельного описания динамики экологических процессов. В перспективе это позволит использовать результаты экологического мониторинга и математического моделирования для совместного анализа функционирования конкретных природных экологических процессов.
К.А. Подгорным был рассмотрен ряд методически важных подходов при разработке структуры и построении имитационной модели экосистемы зон апвеллинга Центрально-Восточной Атлантики. Отмечено, что для практической реализации принципов экосистемного подхода в комплексных моделях должны быть представлены все ключевые трофические уровни – от первичных продуцентов до высших хищников. Модельные компоненты экосистемы должны быть связаны между собой посредством трофических взаимодействий и при этом учтены влияния абиотических условий среды. Это позволяет исследовать переходные процессы и описывать реакцию водной экосистемы на изменения условий среды обитания.
Структура комплексной модели ЦВА предполагает использование нескольких основных блоков. Наиболее важными из них являются термогидродинамический и биологический блок. Многовидовая модель рыб разработана с использованием весовых характеристик особей разных видов рыб и источников их питания (ресурсной базы). Модель с такой структурой открывает новые возможности для применения при оценке запасов с недостаточным объемом данных, а также оценке тех изменений, которые вызваны ведением промысла. В перспективе такая модель позволит исследовать динамику основных видов промысловых рыб (сардины, круглой и плоской сардинеллы, европейской и западноафриканской ставриды, скумбрии).
В докладе Ф.В. Коломейко были представлены основные сведения о структуре имеющихся в «АтлантНИРО» биологической, промысловой и океанографической баз данных. Рассмотрены перспективы развития имеющихся информационно-справочных и географических информационных систем. Особое внимание уделено программам обработки, анализа и визуализации указанных данных, возможностям их использования при построении моделей.
В ходе состоявшейся дискуссии было высказано много важных и полезных замечаний, предложений и пожеланий. Все они будут использованы при дальнейшем планировании совместных работ по проведению модельных исследований заливов Балтийского моря и района центрально-восточной Атлантики. Намечаемые работы будут способствовать укреплению взаимодействия между «АтлантНИРО» и Российской академией наук. Присутствующие выразили заинтересованность в проведении подобного рода методических совещаний в будущем.
Представители Пущинского центра биологических исследований РАН выразили свою благодарность и признательность администрации института за организацию рабочего совещания, возможность представить свой доклад и участвовать в общей дискуссии.
