Лабораторная работа: популяция

Министерство  образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И  РАДИОЭЛЕКТРОННИКИ (ТУСУР) 

Кафедра автомвтизированных систем управления (АСУ) 
 
 
 
 
 

ОТЧЕТ

По лабораторной работе «Популяция»

по дисциплине «Концепция современного естествознания» 
 
 
 
 
 

Выполнил

Студент 
 
 
 
 
 

2010

Содержание

1. Лабороторная работа
2. Контрольные вопросы

Список  литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1). Цель работы:

     Познакомиться с математическим моделированием межвидовых взаимодействий в экосистемах

     2). Ход работы:

     Задание № 1. Изменяя начальные численности кроликов, затем волков и травы, определите их предельные значения (максимальные и минимальные), при которых экосистема еще будет возвращаться в состояние равновесия через некоторое число циклов. Опишите процессы в природе, определяющие эти предельные значения.

     При изменении первоначальных параметров численности кроликов, затем волков и травы, мы определили минимальные и максимальные предельные значения, при которых система будет возвращаться в состояние равновесия.   

 

     Предельные  значения найденные в ходе лабораторной работы определяют граничные условия  стационарного текущего равновесия экосистемы.

 

      Задание № 2. «Цена» за условную единицу травы — 1 рубль, одного кролика — 30 рублей и одного волка — 50 рублей. Введите правила природопользования с целью получения максимальной прибыли, при которых экосистема может существовать неограниченное число циклов.

     Ниже  в таблице представлены параметры  экосистемы заданные первоначально. Мы их используем для сравнения экосистемы с максимальными показателями.

     При выполнении первого задания были замечены следующие данные: при максимальном значении количества волков стоимость  экосистемы увеличивается максимально  и период возвращения экосистемы в состояние равновесия уменьшается, что можно увидеть на диаграмме  в конце таблицы. 

 

     Задание № 3. Используя методы генной инженерии, Вы можете регулировать плодовитость и естественную смертность кроликов, ловкость и естественную смертность волков, урожайность и питательность травы. Какие из этих параметров и каким образом нужно изменить, чтобы повысить прибыль от природопользования, сохранив стабильность экосистемы?

     При выполнении данного задания была замечена одна закономерность: при  изменении одного из параметров (плодовитость и естественную смертность кроликов, ловкость и естественную смертность волков, урожайность и питательность травы) экосистема выходила из состояния равновесия и через определенные периоды прекращала свое существование.

     Т.о. было выявлено следующее, изменять параметры  можно, но они должны быть обязательно  одинаковы и существуют границы  изменения параметров (от 3 до 22). Т.е. плодовитость = естественной смертности кроликов = ловкость волков = естественной смертности волков = урожайности травы = питательность травы. Причем чем выше численное значение параметра, тем быстрее экосистема возвращается в стабильное состояние и тем больше её прибыльность.

     Ниже  приведены результаты:

       
 
 
 
 
 
 
 
 

       
 
 
 
 
 
 
 

     Вывод:

     В ходе проделанной работы познакомились  с математическим моделированием межвидовых взаимодействий в экосистемах. Мы выявили  минимальный и максимальный предельные значения начальных параметров экосистемы типа «хищник-жертва». Научились выделять условия природопользования с целью  получения максимальной прибыли  в экосистемах. Научились изменять параметры, влияющие на стабильность экосистемы. 

 

     Ответы  на вопросы. 

     1.Какими  процессами обеспечивается непрерывность 

     существования жизни на Земле в течение миллиардов лет? 

     Непрерывность жизни обеспечивается процессами синтеза  и распада, каждый организм отдает или  выделяет то, что используют другие организмы. Особенно велика в этом круговороте  роль микроорганизмов, которые превращают останки животных и растений в  минеральные соли и простейшие органические соединения, вновь используемые зелеными растениями для синтеза новых  органических веществ. При разрушении сложных органических соединений высвобождается энергия, теряется информация, свойственная сложно организованным существам. Любая  форма жизни участвует в биотическом  круговороте, и на нем основана саморегуляция  биосферы. Микроорганизмы при этом играют двоякую роль: они быстро приспосабливаются к разным условиям жизни и могут использовать различные  субстраты в качестве источника  углерода и энергии. Высшие организмы  не обладают такими способностями и  потому располагаются выше одноклеточных  в экологической пирамиде, опираясь на них, как на фундамент. 

     2. Что происходит с солнечной  энергией, падающей на Землю? В 

     ходе  каких процессов она преобразуется? 

     Солнечная энергия преобразуется в специальных  структурах клеток растений в энергию  химических связей, в процессах брожения и дыхания. Эта энергия высвобождается и используется живыми организмами. В центре этих превращений в клетке находится АТФ, которая синтезируется  из АДФ и Н₃РО₄ за счет световой энергии или энергии, выделяемой при брожении или дыхании. При гидролизе АТФ выделяется энергия, необходимая для совершения всей работы живого организма – от создания градиентов концентрации ионов и сокращения мышц до синтеза белка. 

     3. Чем отличаются потоки энергии  и потоки веществ в биосфере? 

     Основным  энергетическим элементом для биосферы является поток солнечного излучения. Энергия падающего на поверхность Земли солнечного излучения диссипирует через создание воздушных потоков в атмосфере, испарение воды и химических процессов, идущих в неживой материи.

     Одновременно  в биосфере проходит специфический  процесс, который состоит в том, что энергия солнечного излучения может аккумулироваться, иногда на очень длительный период. Это происходит при образовании органического вещества в ходе фотосинтеза. Запасенная энергия затем используется на поддержание множества других биохимических реакций.

     Поток энергии от Солнца проходит сложный  путь, трансформируясь в элементах биосферы, прежде чем выйти вновь в неживую среду в форме теплового излучения и отложений органического углерода в слое Земли. Беспрерывный поток энергии, накапливаемый в зеленых растениях, растекается по сложной сети пищевых связей, постепенно растрачиваясь в процессе обмена веществ и дыхания на каждом трофическом (пищевом) уровне.

     Поток энергии от Солнца непрерывен. Это  линейный незамкнутый процесс, являющийся необходимым элементом для совершения замкнутого процесса - биотического круговорота веществ в биосфере.

     Биотический круговорот как замкнутый цикл возник в процессе эволюции планеты в течение нескольких миллиардов лет (3,5-5 млрд).

     Биотический круговорот – это круговая циркуляция веществ между почвой, растениями, животными и микроорганизмами. Его суть сводится к следующему: растения, потребляя из почвы минеральные вещества, а из воздуха – углекислый газ, в процессе фотосинтеза производят кислород и органические вещества. Их называют продуцентами. В этом процессе они аккумулируют энергию в органическом веществе. Животные, потребляя кислород и поедая растения, выделяют углекислый газ и накапливают энергию в своей биомассе. Они называются консументами. Бактерии, грибы, простейшие и пр., перерабатывая мертвых животных и засохшие растения, вновь превращают их в исходное состояние – минеральные и простые органические соединения, тем самым замыкая цикл круговорота вещества и обеспечивая подготовку следующего цикла. Они называются редуцентами, или деструкторами.