Методы прогнозирования в биологии

Прогнозирование (от греч. prognosis – предвидение, предсказание) – это совокупность действий, позволяющих вынести суждения о поведении биологических систем в будущем, об их коренных свойствах и разнообразных переменных состояниях, обусловленных преднамеренными или непреднамеренными результатами деятельности человека.

На фоне естественного развития биологических систем происходит их изменения под воздействием антропогенного фактора. Поэтому при биологическом прогнозировании осуществляется одновременно изучение как природных, так и антропогенных причинно-следственных связей развития природных процессов и биологических систем. В последние десятилетия антропогенные изменения природной среды по своей скорости и масштабам сравнялись, а в ряде случаев и превзошли естественные. Вследствие этого важнейшее место в составе биологического прогнозирования занимают прогнозы следствий хозяйственной деятельности человека.

Особое место в биологии занимает экологическое прогнозирование – предвидение вероятного состояния экосистем или биомов, а также окружающей среды, определяемого естественными процессами и воздействием на них человека. Важным моментом экологического прогнозирования должно быть составление кадастров земель, вод, лесов, животного мира. Экологическое прогнозирование ведется по отраслевому принципу и в региональном разрезе. Этот вид прогноза, как правило, содержит цепочки последовательных событий, вытекающих одного из другого; их получают применяя экспертные оценки, используя метод аналогии, а также проводя расчеты по специально созданным математическим моделям экологических процессов. Прогнозы в экологии позволяют своевременно принимать комплекс мер по охране природы, наметить основные направления по организации рационального природопользования.

Различают следующие виды прогнозов:

1) по их содержанию:

- ретроспективные (экстраполяционные);

- поисковые;

- нормативные;

- качественные;

- полуколичественные;

- количественные;

2) по методу прогнозирования:

- экспертные;

- аналоговые;

- сравнительно-биологические или историко-биологические;

- расчетные;

- экспериментальные;

3) по отношению ко времени:

- сверхкраткосрочные (до 1 года);

- краткосрочные (до 5 лет);

- среднесрочные (до 15 лет);

- долгосрочные (на несколько десятилетий вперед);

- сверхдолгосрочные (на тысячелетия и более);

4) по отношению к пространству:

- глобальные;

- региональные;

- локальные;

5) по отношению к охвату условий:

- частные (поэлементные);

- комплексные или интегральные.

В биологии часто используется ретроспективный прогноз будущих состояний системы на основе анализа тенденций ее прошлого развития. Недостаток такого способа заключается в том, что биологические системы могут развиваться неравномерно, а это предопределяет возможную ошибку в прогнозе. На достоверность экстраполяции могут оказать влияние случайные факторы, которые необходимо учитывать. На основе изучения тенденций конкретного процесса за 5 – 10 лет нельзя давать прогноз на 20 – 30 лет вперед. Для того чтобы прогноз оправдался на 20 лет вперед, нужно базироваться на данных за 50 – 60 лет. Однако, для прогнозирования многих природных процессов этого срока обычно мало, т.к. смена тенденций в развитии природных систем происходит за время от 200 до 3 000 лет.

Поисковый прогноз – предсказание возможного состояния объекта прогнозирования в будущем на основе изучения тенденций развития в прошлом и в настоящем.

Нормативный прогноз – определение путей и сроков достижения заранее намеченных состояний объекта прогнозирования в будущем, принимаемых в качестве цели. Нормативный прогноз, в сущности представляет собой программу действий, которая строится не от достигнутого, а от желаемого.

Метод экспертных оценок – составление прогноза на основе мнения экспертов-специалистов. При составлении экспертного прогноза выявляют:

- современное состояние прогнозируемого процесса (явления);

- динамику и направление развития процесса (явления) в прошлом и настоящем;

- тенденции развития на будущее;

- возможные последствия.

Метод биологических аналогий основывается на возможном сходстве одного объекта (процесса) с другим. Так, если мы прогнозируем влияние будущего водохранилища на окружающую среду, то можно использовать данные по другому водохранилищу, который располагается в сходных условиях. По аналогии можно прогнозировать состояние мелиоративных земель после осушения, использование минеральных ресурсов и т.д.

Частным называется прогноз для какого-либо отдельного процесса или компонента системы.

Интегральный прогноз строится на основе частных прогнозов с суммирующей оценкой изменения.

Каждый прогноз должен сопровождаться оценкой точности и надежности данного прогноза, т.е. его верификацией. Верификация осуществляется путем сопоставления прогнозных оценок с их реализацией.

В связи с низкой достоверностью прогнозов или получением новой информации, изменившимися условиями – проводится корректировка прогнозов.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие существуют виды научного объяснения?

2. Приведите примеры блоковых подходов в объяснении явлений на основе эксперимента.

3. Проанализируете любое биологическое явление и определите объясняющую роль анализа и синтеза; каким видом анализа вы пользовались?

4. Становление эволюционного учения в биологии шло по индуктивному или дедуктивному пути научного объяснения?

5. Чем отличаются предсказания от объяснений в содержательном и методологическом отношении?

6. От чего зависит точность предсказаний?

7. По каким критериям выделяют виды прогнозов?

8. Какие существуют ограничения в использовании ретроспективного прогноза?

9. Приведите примеры глобальных прогнозов?

10. Что означает верификация?