Home Ученикам МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
02.02.2014 22:42

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Изменение численности биологического вида

I этап. Постановка задачи

Описание задачи

Определенную природную среду населяет один или несколько видов живых организмов. У них может быть разная среда обитания, различные источники питания.

Жизнь некоторых популяций идет обособленно, на своей “экологической нише”. Их численность практически не зависит от наличия соседствующих факторов.

Некоторые виды живых организмов и не угрожают напрямую своим соседям, но имеют с ними общую среду обитания и/или одни и те же источники питания. Про такие виды говорят, что они соперничают друг с другом.

И наконец, живые организмы могут враждовать, т.е. один вид охотится за другим и уничтожает его.

Требуется изучить, как изменяется численность популяций в различных условиях.

Цель моделирования

Исследовать изменение численности популяции при различных коэффициентах рождаемости и смертности, с учетом природных факторов и биологического взаимодействия видов. Чем больше внешних условий учитывается при расчете, тем более точной и правдивой получается модель.

Построить модели с различной степенью упрощения природного процесса и на основе анализа моделей сформулировать решение о целесообразность дальнейшего уточнения модели.

Провести корректировку модели и исследование влияния дополнительных входных параметров на выходные характеристики процесса.

Научиться прогнозировать неблагоприятные факторы (например, нехватку ресурсов), приводящие к вымиранию популяции.

Анализ объекта

Объект моделирования – процесс изменения численности популяции, развивающейся обособленно или неотрывно от биологической системы. Численность вида зависит от разных факторов: рождаемости, смертности, выживаемости в привычных природных условиях.

II этап. Разработка модели

МОДЕЛЬ 1. Зависимость роста численности популяции от рождаемости.

Уточненная постановка задачи

Одноклеточная амеба каждые 3 часа делится надвое. Построить модель роста численности клеток через 3, 6, 9, 12, ... часов. Факторы, приводящие к гибели амеб, не учитываются.

Информационная модель

Объект “Амеба” имеет управляемые параметры:

  • Исходная численность;
  • Численность.

имеет неуправляемые параметры (константы):

  • Коэффициент рождаемости: 2;
  • Период деления: 3 ч.

Действия над объектом:

  • Деление клетки;
  • Расчет численности амеб.

Математическая модель

Формула нарастания времени:

T(I+1)=T(I)+3

Формула для расчета числа клеток:

Ч(I+1)=Ч(I)*2,

здесь Ч(I) – число клеток через I промежутков времени. Ч(I+1) – количество клеток через I+1 промежутков времени (т.е. спустя следующие 3 ч).

Компьютерная модель

Для моделирования используем среду электронной таблицы.

Задание

Заполните область исходных данных и результатов по предложенному образцу, при этом используя следующие формулы:

ecology-cell.xls

III этап. Компьютерный эксперимент

План моделирования

  1. Проверить правильность ввода формул.
  2. Провести расчеты.
  3. По результатам расчетов построить общую диаграмму.

Технология моделирования

  1. Ввести свои данные и скопировать формулы в нижестоящие ячейки в обозримом пространстве экрана.
  2. Выделить расчетные столбцы и построить диаграмму.

IV этап. Анализ результатов моделирования

Модель показывает, что количество клеток увеличивается в геометрической прогрессии. При сделанном огрублении модели численность растет бесконечно.

В реальности рост клеток должен быть ограничен внешними факторами. Поэтому такая модель может с достаточной точностью отражать процесс на малом отрезке времени.

Требуется корректировка модели с учетом естественной смертности.

МОДЕЛЬ 2. Рождаемость и смертность.

Уточненная постановка задачи

Рассмотрим систему, в которой численность особей популяции зависит только от естественной рождаемости и смертности. Пища в системе хватает всем, жизни ничего не угрожает.

возврат к меню процессов

Обновлено 02.02.2014 22:43
 
© 2020 МБОУ "Уфимская городская башкирская гимназия №20 имени Мустафиной Фатимы Хамидовны" городского округа город Уфа РБ. Все права защищены.
Joomla! — свободное программное обеспечение, распространяемое по лицензии GNU/GPL.
 
Баннер

ТЕЛЕФОН ДОВЕРИЯ

Баннер