ENTROPY OF ABIOTIC GEOSPHERES AND A MODEL FOR ASSESSING AND FORECASTING THEIR STATES

О.В. Базарский, Ж.Ю. Кочетова

Abstract


It has been shown in the present work that the methods used to sum up the coefficients of concentrations (hazards) of different pollutants in the abiotic geospheres are not additive and therefore cannot be universal. Universal is the entropic model developed for the biological structures. However, the classic definition of entropy is not appropriate for the abiotic structures because it comprises both stochastic and deterministic components. In the present work, a novel formula for calculating entropy of abiotic structures based on the environmental risk is proposed and an entropic model for assessing the environmental stability of such structures has been constructed for forecasting their development. The model has been tested by comparing the results of assessing the conditions of a test plot according to the entropic and the classic methodology. The classing one being non-additive yields somewhat overrated rank estimates. The entropic methodology makes it possible to forecast the ecological conditions of the test plot.

Keywords


stability of ecological systems, entropic approach, information theory, Margalef, Verhulst model

References


Волкова НВ, Думачев ВН, Родин ВА, Кузнецов АП, Кузнецов СП. Сценарии перехода к хаосу в двухпараметрической модели Ферхюльста-Пирла. Системы управления и информационные технологии. 2004;(4):4-5.

Емцева ЕД, Солодухин КС. Модель роста капитала в условиях неопределенности. Современные проблемы науки и образования. 2013;(6):459-66.

Йосс Ж, Джозеф Д. Элементарная теория устойчивости и бифуркаций. М.: Мир; 1983.

Ла-Салль Ж, Лефшиц С. Исследование устойчивости прямым методом Ляпунова. М.: Мир; 1964.

Лоренц Э. Детерминированное непериодическое течение. Странные аттракторы. М.: Мир; 1981.

Маргалеф Р. Облик биосферы. М.: Наука; 1992.

Мун Ф. Хаотические колебания. М.: Мир; 1990.

Розенберг ГС. Экология и кибернетика: по следам Маргалефа. Биосфера. 2011;(4):445-54.

Розенберг ГС, Мозговой ДП, Гелашвили ДБ. Экология. Элементы теоретических конструкций современной экологии. Самара: СНЦ РАН; 1999.

Самарский АА. Компьютеры и нелинейные явления: информатика и современное естествознание. М.: Наука; 1988.

Сугак ЕВ. Современные методы оценки экологических рисков. Европейский журнал социальных наук. 2014;(5-2):427-33.

Фрик ПГ. Турбулентность: подходы и модели. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований; 2003.

Хакен Г. Информация и самоорганизация, макроскопический подход к сложным явлениям. М.: Мир; 1991.

Шеннон КЭ. Работы по теории информации и кибернетике. Москва: Изд-во иностранной литературы; 1963.

Шустер ГГ. Детерминированный хаос. М.: Мир; 1988.

Volkova NV, Dumachev VN, Rodin VA, Kuznetsov AP, Kuznetsov SP. [Scenarios of transition to chaos in the two-parameter Verhulst-Pearl model]. Sistemy Upravleniya i Informacionnye Tekhnologii. 2004;(4):4-5. (In Russ.)

Yemtseva YeD, Solodukhin KS. [A model of capital growth under conditions of uncertainty]. Sovremennye Problemy Nauki i Obrazovaniya. 2013;(6):459-66. (In Russ.)

Joss Zh, Dzhozef D. Elementarnaya Teoriya Ustoychivosti i Bifurkacij. [Elementary Theory of Stability and Bifurcations]. Moscow: Mir; 1983. (In Russ.)

La-Sall Zh, Lefshits S. Issledovaniye Ustoychivosti Priamym Metodom Lyapunova. [Stability Study by the Direct Lyapunov Method]. Moscow: Mir; 1964. (In Russ.)

Lorents E. Determinirovannoye Neperiodicheskoe Techeniye. Strannye Attraktory. [Deterministic Non-periodic Flow. Strange Attractors]. Moscow: Mir; 1981. (In Russ.)

Margalef R. Oblik Biosfery. [The Appearance of the Biosphere]. Moscow: Nauka; 1992. (In Russ.)

Mun F. Khaoticheskiye Kolebaniya. [Chaotic Fluctuations]. Moscow: Mir; 1990. (In Russ.)

Rozenberg GS. [Ecology and Cybernetics: Spooring Margalef]. Biosfera. 2011;(4):445-54. (In Russ.)

Rozenberg GS, Mozgovoy DP, Gelashvili DB. Ekologiya. Elementy Teoreticheskikh Konstruktsiy Sovremennoy Ekologii. [Ecology. Elements of Theoretical Constructions of Modern Ecology]. Samara: SNC RAN; 1999. (In Russ.)

Samarskiy AA. Kompyutery i Nelineynye Yavleniya: Informatika i Sovremennoye Yestestvoznaniye. [Computers and Nonlinear Phenomena: Informatics and Modern Natural Science]. Moscow: Nauka; 1988. (In Russ.)

Sugak EV. [Modern methods of environmental risk assessment]. Yevropeyskiy Zhurnal Sotsialnykh Nauk. 2014;(5-2):427-33. (In Russ.)

Frik PG. Turbulentnost': Podkhody i Modeli. [Turbulence: Approaches and Models]. Moscow-Izhevsk: Institut Komp'yuternykh Issledovanij; 2003. (In Russ.)

Haken G. Informatsiya i Samoorganizatsiya. Makroskopicheskiy Podkhod k Slozhnym Yavleniyam. [Information and Self-Organization. A Macroscopic Approach to Complex Phenomena]. Moscow: Mir; 1991. (In Russ.)

Shennon KE. Raboty po Teorii Informatsii i Kibernetike. [Works on Information Theory and Cybernetics]. Moscow: Izdatelstvo Inostrannoy Literatury; 1963. (In Russ.)

Shuster GG. Determinirovannyi Khaos. [Deterministic Chaos]. Moscow: Mir; 1988. (In Russ.)

Marques F, Flores P, Pimenta Claro JC, Lankarani HM. A survey and comparison of several friction force models for dynamic analysis of multibody mechanical systems. Nonlinear Dyn. 2016;(86):1407-43.




DOI: http://dx.doi.org/10.24855/biosfera.v13i1.572

© ФОНД НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ "XXI ВЕК"