Висвітлено історію розвитку вчення про системи. Наведено закономірності функціонування екологічних систем. Викладено методологію системного аналізу довкілля. Подано принципи моделювання екологічних систем і процесів. Проаналізовано елементи якісної теорії динамічних моделей екологічних систем. Розглянуто шляхи використання методів системного підходу та моделювання в екології.

Наведено основні підходи до моделювання екосистем за допомогою GIS-технологій. Показано, що геоінформаційні системи надають змогу зберігати, систематизувати за просторовим принципом і аналізувати інформацію, яка стосується біотичних та абіотичних параметрів екосистем. Описано методики моделювання рельєфу земної поверхні, довготривалого моніторінгу структури та функціонування екосистем, створення моделей екосистем нижчих ієрархічних рівнів. Намічено шляхи подальшого розвитку методів збору та аналізу даних. Створено моделі стійкості мікроорганізмів до токсичних металів на біогеографічному полігоні о. Галіндез (Galindez), моделі розподілу пігментованих форм та співвідношення кількості пігментованих і непігментованих мікроорганізмів у скельних біоценозах. Використання GIS-технологій надало змогу продемонструвати широке розповсюдження металрезистентних мікроорганізмів на біогеографічному полігоні, їх присутність у мохах, озерних мулах, грунтах, а також наявність пігментованих форм бактерій, мікроміцетів, дріжжів у біоценозах вертикальних скель. Показано, що використання GIS-технологій дозволяє виявити ділянки, найбільш перспективні для пошуку продуцентів біологічно активних речовин.

Розглянуто напрями системного аналізу довкілля: математичне моделювання та моделювання екологічних процесів у штучних екосистемах. Висвітлено теоретичні основи мережевого околишнього аналізу (МОА). Розглянуто технологію побудови матриць для МОА. Висвітлено історію становлення мікрокосмних досліджень і сучасні тенденції їх розвитку.

Розглянуто загальні принципи, характерні особливості моделювання та способи практичної реалізації моделей для дослідження окремих природних та технічних об'єктів природно-техногенних геоекосистем, питання побудови моделей антропогенно перетворених природно-територіальних комплексів в цілому. Викладено загальні питання прогнозування динаміки та трансформації природно-техногенних геоекосистем в результаті антропогенних впливів на них.

В агентно-орієнтованому підході виділено консолідацію великої різноманітності моделей. Розроблені моделі багатьох дослідників є однотипними за основними ознаками, проте у сфері складних адаптивних систем таких, як штучні екології незначна відмінність в архітектурі чи різниця значень параметрів можуть відчутно впливати на емерджентні характеристики моделі. Першовідкривачами агентного підходу до штучних екосистем Робертом Акстелом і Робертом Аксельродом зазначено, що наявна множина багатоагентних моделей потребує впровадження технік та методик, що дозволять узагальнити їх результати. Подано модель, що є реплікацією уже існуючої і подібної до класичних моделей штучного життя у клітинному просторі. Досліджено залежність агресивної та мирної поведінки від кількості ресурсу, що надходить до системи. Порівняно результати поточної моделі-реплікації та її прототипу, запропонованого Акстелом та Аксельродом у методі "стикування моделей".