трусики женские украина

На головну

 Популяція - Біологія

ЗВІТ

З лабораторної роботи «Популяція»

з дисципліни «Концепції сучасного природознавства»

2008

1). Мета роботи:

Познайомитися з математичним моделюванням міжвидових взаємодій в екосистемах

2). Хід роботи:

Завдання № 1. Змінюючи початкові чисельності кроликів, потім вовків і трави, визначте їх граничні значення (максимальні і мінімальні), при яких екосистема ще буде повертатися в стан рівноваги через деякий число циклів. Опишіть процеси в природі, визначають ці граничні значення.

При зміні первинних параметрів чисельності кроликів, потім вовків і трави, ми визначили мінімальні і максимальні граничні значення, при яких система буде повертатися в стан рівноваги.

 Кількість трави Кількість кроликів Кількість вовків

 300

 8 - min 100

 300

 390 - max 100

 300200

 40 - min

 300200

 500 - max

 10 - min 200100

 555 - max 200 100

Граничні значення знайдені в ході лабораторної роботи визначають граничні умови стаціонарного поточного рівноваги екосистеми.

Завдання № 2. «Ціна» за умовну одиницю трави - 1 рубль, одного кролика - 30 рублів і одного вовка - 50 рублів. Введіть правила природокористування з метою отримання максимального прибутку, при яких екосистема може існувати необмежене число циклів.

Нижче в таблиці представлені параметри екосистеми задані спочатку. Ми їх використовуємо для порівняння екосистеми з максимальними показниками.

 Кількість трави Число кроликів Число вовків Вартість екосистеми

 Початок 30 січня 50

 300

 200

 100

 300 6000 5000 11300

 1 січня 30 50

 125325109

 125 9750 5450 15 325

 1 лютому 30 50

 46258120

 46 7740 6000 13 786

 3 січня 30 50

 27158126

 27 4740 6300 11 067

 1 квітня 30 50

 24 91 127

 24 2730 6350 9104

 1 травня 30 50

 28 53 125

 28 1590 6250 7868

 1 червня 30 50

 37 32 121

 37 960 6050 7047

 1 липня 30 50

 53 21 117

 53 630 5850 6533

 1 серпня 30 50

 79 16 112

 79 480 5600 6159

 1 вересня 30 50

 120 14107

 120 420 5350 5890

 1 жовтня 30 50

 182 16103

 182 480 5150 5812

 11 Січня 30 50

 268 28 99

 268 840 4950 6058

 12 січня 30 50

 349 75 96

 349 2250 4800 7399

 13 січня 30 50

 286230 98

 286 6900 4900 12086

 14 січня 30 50

 105338108

 105 10140 5400 15645

 15 січня 30 50

 38252119

 38 7560 5950 13 548

 16 січня 30 50

 23151125

 23 4530 6250 10 803

 17 січня 30 50

 21 86 126

 21 2580 6300 8901

 18 січня 30 50

 25 49 124

 25 1470 6200 7695

 19 січня 30 50

 34 29 120

 34 870 6000 6904

 20 січня 30 50

 49 19 116

 49 570 5800 6419

 21 січня 30 50

 74 14 111

 74 420 5550 6044

 22 січня 30 50

 113 12106

 113 360 5300 5773

 23 січня 30 50

 173 14102

 173 420 5100 5693

 24 січня 30 50

 259 23 98

 259 690 4900 5849

 25 січня 30 50

 352 61 95

 352 1830 4750 6932

 26 січня 30 50

 320206 96

 320 6180 4800 11300

 27 січня 30 50

 121353106

 121 10590 5300 16011

 28 січня 30 50

 40275118

 40 8250 5900 14 190

 29 січня 30 50

 22166125

 22 4980 6250 11 252

 30 січня 30 50

 19 94 127

 19 2820 6350 9189

 31 січня 30 50

 22 53 125

 22 1590 6250 7862

 32 1 30 50

 29 31 121

 29 930 6050 7009

 33 1 30 50

 42 20 117

 42 600 5850 6492

 34 1 30 50

 63 14 112

 63 420 5600 6083

 35 1 30 50

 97 11 107

 97 330 5350 5777

 36 1 30 50

 150 11102

 150 330 5100 5580

 37 1 30 50

 229 16 98

 229 480 4900 5609

 38 1 30 50

 332 37 94

 332 1110 4700 6142

 39 1 30 50

 379133 93

 379 3990 4650 9019

 40 30 січня 50

 190346100

 190 10380 5000 15570

 41 1 30 50

 52331114

 52 9930 5700 15 682

 42 1 30 50

 22207124

 22 6210 6200 12 432

 43 1 30 50

 16116128

 16 3480 6400 9896

 44 1 30 50

 17 64 127

 17 1920 6350 8287

 45 30 січня 50

 22 36 124

 22 1080 6200 7302

 46 1 30 50

 31 21 120

 31 630 6000 6661

 47 1 30 50

 46 14 115

 46 420 5750 6216

 48 30 січня 50

 71 10 110

 71 300 5500 5871

 49 1 30 50

 111 9105

 111 270 5250 5631

 50 30 січня 50

 173 10100

 173 300 5000 5473

При виконанні першого завдання були помічені такі дані: при максимальному значенні кількості вовків вартість екосистеми збільшується максимально і період повернення екосистеми в стан рівноваги зменшується, що можна побачити на діаграмі в кінці таблиці.

 Кількість трави Число кроликів Число вовків Вартість екосистеми

 Початок 30 січня 50

 300

 200

 500

 300 6000 25000 31300

 1 січня 30 50

 273 59505

 273 1770 25250 27293

 1 лютому 30 50

 372 23490

 372690 24500 25562

 3 січня 30 50

 551 19 471

 551570 23550 24671

 1 квітня 30 50

 783 48455

 783 1440 22750 24973

 1 травня 30 50

 697246460

 697 7380 23000 31077

 1 червня 30 50

 288211502

 288 6330 25100 31718

 7 1 30 50

 259 58507

 259 1740 25350 27349

 1 серпня 30 50

 356 20491

 356600 24550 25506

 1 вересня 30 50

 536 15471

 536450 23550 24536

 1 жовтня 30 50

 786 37453

 786 1110 22650 24546

 11 Січня 30 50

 770230454

 770 6900 22700 30370

 12 січня 30 50

 286244501

 286 7320 25050 32656

 13 січня 30 50

 238 62510

 238 1860 25500 27598

 14 січня 30 50

 326 19494

 326570 24700 25596

 15 січня 30 50

 495 12474

 495360 23700 24555

 16 січня 30 50

 748 24455

 748720 22750 24218

 17 січня 30 50

 882160448

 882 4800 22400 28082

 18 січня 30 50

 331315494

 331 9450 24700 34481

 19 січня 30 50

 218 81515

 218 2430 25750 28398

 20 січня 30 50

 287 21501

 287630 25050 25967

 21 січня 30 50

 437 10480

 437300 24000 24737

 22 січня 30 50

 676 14459

 676420 22950 24046

 23 січня 30 50

 939 77444

 939 2310 22200 25449

 24 січня 30 50

 479391475

 479 11730 23750 35959

 25 січня 30 50

 203130517

 203 3900 25850 29953

 26 січня 30 50

 240 27508

 240810 25400 26450

 27 січня 30 50

 362 9487

 362270 24350 24982

 28 січня 30 50

 568 8465

 568240 23250 24058

 29 січня 30 50

 867 26446

 867780 22300 23947

 30 січня 30 50

 852276447

 852 8280 22350 31482

 31 січня 30 50

 227262509

 227 7860 25450 33537

 32 1 30 50

 194 49517

 194 1470 25850 27514

 33 1 30 50

 279 12498

 279360 24900 25539

 34 1 30 50

 437 6476

 437180 23800 24417

 35 1 30 50

 690 9455

 690270 22750 23710

 36 1 30 50

 1004 59 438

 1004 1770 21900 24674

 37 1 30 50

 504453469

 504 13590 23450 37544

 38 1 30 50

 174138521

 174 4140 26050 30364

 39 1 30 50

 206 24512

 206720 25600 26526

 40 30 січня 50

 315 7491

 315210 24550 25075

 41 1 30 50

 500 4469

 500120 23450 24070

 42 1 30 50

 793 9448

 793270 22400 23463

 43 1 30 50

 1095 105 434

 1095 3150 21700 25945

 44 1 30 50

 313458491

 313 13740 24550 38603

 45 30 січня 50

 153 86527

 153 2580 26350 29083

 46 1 30 50

 205 14 512

 205420 25600 26225

 47 1 30 50

 322 4489

 322120 24450 24892

 48 30 січня 50

 517 3466

 517 90 23 300 23 907

 49 1 30 50

 824 8445

 824240 22250 23314

 50 30 січня 50

 1136 114 431

 1136 3420 21550 26106

Завдання № 3. Використовуючи методи генної інженерії, Ви можете регулювати плодючість і природну смертність кроликів, спритність і природну смертність вовків, врожайність і поживність трави. Які з цих параметрів і яким чином потрібно змінити, щоб підвищити прибуток від природокористування, зберігши стабільність екосистеми?

При виконанні даного завдання була помічена одна закономірність: при зміні одного з параметрів (плодючість і природну смертність кроликів, спритність і природну смертність вовків, врожайність і поживність трави) екосистема виходила зі стану рівноваги і через певні періоди припиняла своє існування.

Т.ч. було виявлено наступне, змінювати параметри можна, але вони повинні бути обов'язково однакові і існують межі зміни параметрів (від 3 до 22). Тобто плодючість = природної смертності кроликів = спритність вовків = природної смертності вовків = врожайності трави = поживність трави. Причому чим вище чисельне значення параметра, тим швидше екосистема повертається в стабільний стан і тим більше її прибутковість.

Нижче наведені результати:

Висновок:

У ході проробленої роботи познайомилися з математичним моделюванням міжвидових взаємодій в екосистемах. Ми виявили мінімальний і максимальний граничні значення початкових параметрів екосистеми типу «хижак-жертва». Навчилися виділяти умови природокористування з метою отримання максимального прибутку в екосистемах. Навчилися змінювати параметри, що впливають на стабільність екосистеми.

Відповіді на питання.

1.Як процесами забезпечується безперервність

існування життя на Землі протягом мільярдів років?

Безперервність життя забезпечується процесами синтезу і розпаду, кожен організм віддає або виділяє те, що використовують інші організми. Особливо велика в цьому вирі роль мікроорганізмів, які перетворюють останки тварин і рослин в мінеральні солі і найпростіші органічні сполуки, знову використовуються зеленими рослинами для синтезу нових органічних речовин. При руйнуванні складних органічних сполук вивільняється енергія, втрачається інформація, властива складно організованим істотам. Будь-яка форма життя бере участь у біотичному кругообігу, і на ньому заснована саморегуляція біосфери. Мікроорганізми при цьому відіграють двояку роль: вони швидко пристосовуються до різних умов життя і можуть використовувати різні субстрати як джерело вуглецю та енергії. Вищі організми не володіють такими здібностями і тому розташовуються вище одноклітинних в екологічній піраміді, спираючись на них, як на фундамент.

2. Що відбувається з сонячною енергією, що падає на Землю? В

ході яких процесів вона перетворюється?

Сонячна енергія перетворюється в спеціальних структурах клітин рослин в енергію хімічних зв'язків, в процесах бродіння і дихання. Ця енергія вивільняється і використовується живими організмами. У центрі цих перетворень в клітці знаходиться АТФ, яка синтезується з АДФ і Н3РО4за рахунок світлової енергії або енергії, що виділяється при бродінні або подиху. При гідролізі АТФ виділяється енергія, необхідна для здійснення всієї роботи живого організму - від створення градієнтів концентрації іонів і скорочення м'язів до синтезу білка.

3. Чим відрізняються потоки енергії і потоки речовин в біосфері?

Основним енергетичним елементом для біосфери є потік сонячного випромінювання. Енергія падаючого на поверхню Землі сонячного випромінювання диссипирует через створення повітряних потоків в атмосфері, випаровування води і хімічних процесів, що йдуть в неживої матерії.

Одночасно в біосфері проходить специфічний процес, який полягає в тому, що енергія сонячного випромінювання може акумулюватися, іноді на дуже тривалий період. Це відбувається при утворенні органічної речовини в ході фотосинтезу. Запасені енергія потім використовується на підтримання безлічі інших біохімічних реакцій.

Потік енергії від Сонця проходить складний шлях, трансформуючись в елементах біосфери, перш ніж вийти знову в неживу середу у формі теплового випромінювання і відкладень органічного вуглецю в шарі Землі. Безперервний потік енергії, що накопичується в зелених рослинах, розтікається по складної мережі харчових зв'язків, поступово розтрачуючись в процесі обміну речовин і дихання на кожному трофічному (харчовому) рівні.

Потік енергії від Сонця безперервний. Це лінійний незамкнутий процес, що є необхідним елементом для здійснення замкнутого процесу - біотичного кругообігу речовин у біосфері.

Біотичний кругообіг як замкнутий цикл виник в процесі еволюції планети протягом кількох мільярдів років (3,5-5 млрд).

Біотичний кругообіг - це кругова циркуляція речовин між грунтом, рослинами, тваринами і мікроорганізмами. Його суть зводиться до наступного: рослини, споживаючи з грунту мінеральні речовини, а з повітря - вуглекислий газ, в процесі фотосинтезу виробляють кисень і органічні речовини. Їх називають продуцентами. У цьому процесі вони акумулюють енергію в органічній речовині. Тварини, споживаючи кисень і поїдаючи рослини, виділяють вуглекислий газ і накопичують енергію в своїй біомасі. Вони називаються консументами. Бактерії, гриби, найпростіші та ін., Переробляючи мертвих тварин і засохлі рослини, знову перетворюють їх в початковий стан - мінеральні та прості органічні сполуки, тим самим замикаючи цикл кругообігу речовини і забезпечуючи підготовку наступного циклу. Вони називаються редуцентамі, або деструкторами.

4. Чому харчові мережі рідко складаються більш ніж з 4 - 5

трофічних рівнів?

Всередині екосистеми містять енергію органічні речовини

створюються автотрофними організмами і служать їжею (джерелом

речовини і енергії) для гетеротрофів. Типовий приклад тварина

поїдає рослини. Ця тварина в свою чергу може бути з'їдено

іншим тваринам, і таким шляхом може відбуватися перенесення енергії

через ряд організмів - кожний наступний харчується попереднім,

поставляють йому сировину та енергію. Така послідовність називається харчової ланцюгом, а кожна її ланка - трофічних рівнем. Перший трофічний рівень займають автотрофи, або так звані первинні продуценти. Організми другого трофічного рівня називаються первинними консументами, третього - вторинними консументами і т. Д. Зазвичай буває чотири або п'ять трофічних рівнів і рідко більше шести.

Первинними продуцентами є автотрофні організми, в

основному зелені рослини. Деякі прокаріоти, а саме синьо

зелені водорості і нечисленні види бактерій, теж

фотосинтезируют, але їхній внесок відносно невеликий.

У водних екосистемах головними продуцентами є водорості -

часто дрібні одноклітинні організми, складові фітопланктон

поверхневих шарів океанів і озер.

Первинні консументи харчуються первинними продуцентами, т. Е. Це

травоїдні тварини. На суші типовими травоїдними є багато

комахи, рептилії, птахи та ссавці. Найбільш важливі групи

травоїдних ссавців - це гризуни і копитні. До останніх

ставляться пасовищні тварини, такі, як коні, вівці, велика рогата худоба, пристосовані до бігу на кінчиках пальців.

У водних екосистемах (прісноводних та морських) травоїдні форми

представлені звичайно молюсками і дрібними ракоподібними. Життя в океанах і озерах практично повністю залежить від планктону, так як з нього починаються майже всі харчові ланцюги.

Вторинні консументи харчуються травоїдними; таким чином, це

вже м'ясоїдні тварини, так само як і третинні консументи,

поедающие консументів другого порядку.

Консументи другого і третього порядку можуть бути хижаками і полювати, схоплювати і вбивати свою жертву, можуть харчуватися падаллю або бути паразитами. В останньому випадку вони за величиною менше своїх господарів. Харчові ланцюги паразитів незвичайні по ряду параметрів. У типових харчових ланцюгах хижаків м'ясоїдні тварини виявляються більшими на кожному наступному трофічному рівні:

Рослинний матеріал (наприклад, нектар)> муха> павук>

> Землерийка> сова

Сік рожевого куща> тля> сонечко> павук> комахоїдний

птиця> хижий птах

У типових харчових ланцюгах, що включають паразитів, останні

стають меншими за розмірами на кожному наступному рівні.

5. Як моделюються ситуації «конкуренція» і

«Співіснування» в екосистемі? До яких висновків можна перейти,

використовуючи математичні моделі?

При співіснуванні чи конкуренції різні види не харчуються однієї і тієї ж їжею, що не поїдають один одного, розмножуються в різних місцях. Тоді рівняння для чисельності записуються як:

Ситуація ускладнюється, якщо види живуть або намагаються жити за рахунок одного і того ж джерела їжі або залежать від одних і тих же життєвих умов. Наприклад, рослини, извлекающие фосфор з грунту. При цьому одні закривають листям інші, позбавляючи їх сонячного світла, або птахи, які будують гнізда в одних і тих же дуплах і т.п. Математично це відповідає встановленню генерації в лазері або автокаталитической реакції між двома групами молекул. Рішення показує, що виживе тільки один тип, найбільш пристосований. Це виживання може бути досягнуто поліпшенням індивідуальних констант і адаптацією. Якщо перекриваються джерела їжі N, M:

,

де- швидкості надходження їжі, а- спад їжі за рахунок внутрішніх причин типу гниття. Розглядаючи праві частини рівнянь («сили») в площині m, n, можна знайти умови, за яких можливе співіснування. Узагальнення на випадок багатьох видів і джерел їжі виробляється аналогічно. Тому зрозуміло, яку важливу роль відіграють екологічні ніші для виживання видів і чому види так пристосовані до них.

6. Як моделюється ситуація «хижак-жертва»? До яких

висновків можна прийти, використовуючи математичну модель?

Прикладом аналізу ситуації «хижак-жертва» може служити еволюція чисельності зайців і вовків, яка характеризується коливаннями за часом. Абстрагуючись від різних обставин, так чи інакше впливають на число звірів, можна проаналізувати найважливішу залежність: зайці їдять траву, а вовки - зайців. Якби жили одні зайці, і корми було достатньо, то їх чисельність зростала б по експонентному закону, а якби жили тільки вовки, то вони вимирали б за тим же законом. При їх спільному існуванні швидкість зміни чисельності зайців і вовків пов'язана з частотою їх зіткнення, тобто пропорційна кількості тих і інших з деяким коефіцієнтом.

Зростання чисельності зайців призводить до збільшення харчування для вовків, але зменшує кількість трави, так що незабаром чисельність вовків виростає, а зайців - зменшується. Кількість трави збільшується, але запаси їжі для вовків зменшуються, і їх чисельність падає. Тоді поголів'я зайців знову зростає, і процес повторюється. Режим коливань з певним періодом виявляється стійким. Рівняння, що описують таку систему:

,

де перше рівняння описує число жертв n, друге - число хижаків m.

Ці рівняння мають періодичне рішення. Стаціонарне рішення відповідає повного вимирання, і воно єдине стійке. У природі таке може трапитися, але біологи вказують на можливість тварин-жертв знайти притулок, не доступне хижакам, так що деяка частина їх виживе. Модель може ускладнюватися введенням декількох типів жертв, якими може харчуватися один хижак, і іншими варіантами.

7. Як моделюється ситуація «симбіоз»? До яких висновків можна

прийти, використовуючи математичну модель?

Симбіоз відображає кооперацію окремих видів в боротьбі за існування, коли один вид допомагає чи протегує іншому (як, наприклад, кооперація бджіл або дерев). Оскільки швидкість розмноження одного виду залежить від наявності іншого, то, нехтуючи внутрішньовидових придушенням, маємо:

.

Тут стаціонарний випадок відповідає n = m = 0. У цих простих схемах не вистачає дуже багатьох чинників - зміни клімату і погоди, зв'язку віку особини і смертності, коливань запасів їжі в різний час року і на різних територіях і т.д. Але використання навіть простих моделей при різних, емпірично врахованих тих чи інших параметрах дає цікаві результати.

Ладу математичні моделі і проводячи польові випробування, вчені намагаються зрозуміти, яким чином паразити і їх господарі коеволюціоніровалі в тісні співтовариства. Комп'ютерні моделі цих процесів відповідає «гонці озброєнь» в ході еволюції. Паразити повинні весь час пристосовуватися, щоб отримати від господаря більше ресурсів для зростання своєї популяції, а господар всіляко намагається цього не допустити. Еволюційний біолог вважають, що існування підлог з еволюційної точки зору невдало, і статеві відмінності повинні б поступово зникнути, але цього не відбувається. Ймовірно, тому, що стать є якимсь «секретною зброєю», що зберігає велику стійкість господаря: адже паразит пристосовується зазвичай до певного його типу. Як тільки господарі стають жертвами, чисельність менш поширених типів господарів збільшується, і навпаки.

8. Яку роль у біотичному кругообігу грають мікроорганізми,

чи є вони необхідними для життя на Землі і чому?

Біотичний кругообіг - основа існування біосфери. Головний елемент кругообігу - здатність одних організмів харчуватися іншими або їх відходами. Особливо велика в цьому вирі роль мікроорганізмів, які перетворюють останки тварин і рослин в мінеральні солі і найпростіші органічні сполуки, знову використовуються зеленими рослинами для синтезу нових органічних речовин. При руйнуванні складних органічних сполук вивільняється енергія, втрачається інформація, властива складно організованим істотам. Мікроорганізми при цьому відіграють двояку роль: вони швидко пристосовуються до різних умов життя і можуть використовувати різні субстрати як джерело вуглецю та енергії.

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка