Моделирование в биологии

[см. модель] – метод исследования и демонстрации структур, физиологических и др. функций, эволюционных, экологических процессов и т.п. – путем их упрощенного имитирования (логического, математического или натурного), представления в виде обобщенной динамической (логической схемы, действующего макета, системы дифференциальных уравнений) или статической (макет, схема, типичная конструкция) модели. Любая модель всегда неминуемо упрощена, функционально не адекватна моделируемому объекту или явлению и отражает лишь их общий образ или вероятный сценарий (таких сценариев может быть несколько) процесса, т. е. М. не копирует, а лишь имитирует (имитировать от лат. imitatio – подражать, подделывать) реальность. Тем не менее метод М. позволяет исследовать многие процессы, недоступные для непосредственного наблюдения или экспериментального воспроизведения, напр., общебиосферные, и объяснять их, напр., модель генетического кода, математические закономерности взаимоотношений, в системах хищник–жертва, потребитель–корм и т.п. В связи с этим М. обязательный этап любого исследования. Математическое М. – численное (в виде системы дифференциальных уравнений) выражение парных связей с последующим объединением все новых и новых пар взаимоотношений, что позволяет, изменяя одно числовое значение, видеть изменения остальных включенных в модель показателей, составлять картину вероятных перемен в рассматриваемой совокупности. Напр., расчет влияния техногенного увеличения количества углекислого газа в атмосфере Земли на отток тепла из нижней части ее атмосферы (тропосферы) – так называемого тепличного эффекта – позволяет определить вероятные изменения климата в различных местах планеты, а следовательно, ход роста тут растений и условия обитания других организмов. Предпосылкой правильной работы математической модели служит знание эмпирических натуральных закономерностей, в рассматриваемом примере – качественной и количественной взаимосвязи между выбросами и концентрацией СО2 в атмосфере, растворением этого газа в водах океана, потреблением и выделением его растительностью, животным миром, закономерностями оттока тепла от поверхности Земли и т. д. Одновременно необходимо знание воздействия др. газов и факторов на формирование климата. Математическое М. – прекрасный инструмент исследования, но оно ни в коем случае не заменяет натурных работ. В силу большой сложности природных систем и процессов, неизбежной неполноты информации в процессе математического М. возможны серьезные ошибки. Нередкая принципиально непрогнозируемая неожиданность поведения природных систем (так наз. «больших систем») носит название их контринтуитивности.