2. Порядок выполнения работы

1. Запустите программу "Экосистема" (файл Экосистема.Ьаг).

2. В открывшемся окне программы откройте вкладку меню "Параметры".

3. В данной вкладке откройте сначала пункт "Общие". В этом пункте введите параметры из табл. 3 в соответствии с указанным преподавателем вариантом, приведенные в разделе Задании 1.

После заполнения параметров в пункте "Общие" войдите в пункт "Виды". В соответствии с данными табл. 3, для вашего варианта введите параметры модели (вкладка "Изменить" в окне данного пункта).

4. Изменяя начальную численность особей в популяции (вкладка "Общие") найдите минимальное начальное количество особей, обеспечивающее ее выживание. "Крестики" на поле обозначают самцов, "нолики" - самок. Моделирование осуществляется запуском программы из меню или клавишей F9. Просмотр графиков осуществляется командой из меню или комбинацией клавиш F9+Ctrl. В заглавии графика (строка в верхней части экрана) приводится время и максимальное количество особей в популяции, которое было достигнуто при моделировании (соответственно первая и вторая цифры в скобках).

Для Задания 1 данной лабораторной работе найдите интервалы начальной численности особей в популяции, при которых:

а) выживание популяции невозможно;

б) неустойчивое состояние (популяции может успешно развиваться или погибнуть);

в) популяции может существовать устойчиво.

Определение числовых значений проводите следующим образом. Изменяйте число начальное количество особей в меню "Общие" (начать исследование можно с величины 10). В случае если популяция погибает, увеличьте число (на пять-десять единиц). Продолжайте поиск числа до тех пор пока после трех-пяти запусков моделирования при одних и тех же значениях начальной численности популяция не будет вырождается, а будут устойчивой.

Данные по первым двум случаям проиллюстрируйте общими графическими зависимостями, для этого воспользуйтесь графиками, которые строит программа при каждом запуске моделирования (комбинация клавиш F9+Ctrl).

Для третьего случая постройте точный график зависимости роста численности от времени. Для этого через равные короткие промежутки времени (можно воспользоваться показаниями "модельного" времени, которое выдает программа, например каждые 10 единиц времени) записывайте количество особей в популяции. Для снятия значений по прошествии заданного интервала времени нажимайте клавишу "Р" (латинский алфавит) на клавиатуре, после записи значения, вновь нажмите эту клавишу и запустите процесс моделирования.

6. После завершения задания 1, введите параметры моделирования, приведенные в табл. 3 в разделе Задание 2, соответствующие вашему варианту. Кроме опций "Общие" и "Вид" введите следующие параметры в опцию "Стены" (табл. 1.)

Таблица 1.

Номер	Тип	Вид	Где	От	До
1	гор.	1	100	1	400
2	гор.	1	200	1	400
3	гор.	1	300	1	400
4	верт.	1	100	1	400
5	верт.	1	200	1	400
6	верт.	1	300	1	400

Данная функция программы позволяет разделить территорию, занимаемую популяцией на квадраты равной площади.

Запустите моделирование. После достижения популяцией стабильной численности (максимальной или некоторой промежуточной величины, например в вар. IV), нажмите клавишу "Р" для остановки моделирования. Сосчитайте количество особей, находящихся в каждом квадрате. Данные занесите в таблицу (см. табл. 2 в следующем разделе).

6. Используя опции "Общие" и "Вид" введите параметры модели, учитывающей взаимодействие двух популяций с общей территорией (Задание 3, 4 табл. 3). Смоделируете две ситуации, соответствующие двум случаям. Запишите данные динамики численности в популяциях для задания 3 и 4, аналогично рекомендациям, приведенным в пункте 4 (для одной популяции). Зарисуйте общий вид графиков.

7. Смоделируете случай взаимодействия трех популяций, для этого воспользуйтесь данными табл. 3 (Задание 5). Проведите замеры изменения численности аналогично предыдущим пунктам.

8. Прочитайте контрольные вопросы, и в случае необходимости найдите ответ на некоторые, из них, используя данную компьютерную программу.

3. АНАЛИЗ И ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

1. С учетом данных полученных при моделировании динамики численности одной популяции, постройте два общих графика (без точного нанесения точек при построении графиков, укажите только максимальные значения численности и времени на каждом графике) изменения численности для случая вырождения популяции вследствие снижения ее численности ниже критической величины и для случая двух равновероятных исходов: вырождение или переход в устойчивое состояние (два графика).

2. Для случая обязательного перехода к устойчивому состоянию при минимально допустимом количестве особей постройте точный график (по точкам) с учетом экспериментальных данных, полученных согласно п. 4 предыдущего раздела методических указаний.

Определите величину плотности популяции, соответствующие устойчивому состоянию популяции (результаты выразите в количестве особей на единицу площади модельного поля).

3. Обработайте данные, полученные при моделировании по заданию 2, занесите их в табл.2. Сделайте вывод о типе пространственного распределения особей в популяции.

Таблица 2.

Номер квадрата	К@л-в© особей (Щ	Среднее арифм. (No)	Математическая дисперсия (S2)	S2/Ncp
1
2
8

Для расчета воспользуйтесь следующей формулой:

а 2 _ /=1

где п - количество квадратов.

3. Постройте два графика изменения численностей особей в двух конкурирующих популяциях на основании экспериментальных данных полученных согласно п. 6 предыдущего раздела.

4. Постройте график изменения численности для трех конкурирующих популяций на основании экспериментальных данных, полученных согласно п. 7 предыдущего раздела.

5. В качестве выводов к данной лабораторной работе ответьте на вопросы, приведенные в следующем разделе.

4. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6. К какому виду функциональной зависимости близок график, полученный на основании экспериментальных данных при моделировании динамики численности одной популяции?

7. Почему для любой популяции существует минимальный предел численности, ниже которого она вырождается (погибает)?

8. Приведите примеры реальных видов из природы, соотвуюших случаям, смоделированным для динамики численности популяции в вашем варианте.

9. Как влияет средняя продолжительность жизни особей в природных популяции на ее устойчивость? Как влияет параметр "продолжительность жизни" на устойчивость популяции в модели при прочих равных условиях?

10. Один из параметров модели, используемой в данной программе, называется "Радиус рождения" (см. вкладку "Общие"), обозначающий расстояние от родительских особей, на котором возможно рождения новой особи. Как влияет данный показатель на устойчивость популяции? Приведите примеры различных "радиусов рождения" хтя реальных видов, встречающихся в природе.

11. Какие явления в природе моделирует случай резкого увеличения численности популяции до максимальных значений с последующим резким или скачкообразным снижением численности вплоть до исчезновения популяции?

12. Какой параметр в данной программе соответствует такому показателю в большинстве теоретических моделей, как коэффициент удельного роста популяции (г)?

13. Какой параметр в модели (в компьютерной программе) имитирует такой лимитирующий фактор, как количество доступного корма для организмов?

14. Какая теоретическая модель динамики популяции заложена в основу программы при расчете параметров изменения числа особей от времени? Ответ обоснуйте.

15. В модели программы используется такой параметр, как "радиус активности", }читывающий расстояние на котором возможно обнаружение друг другом особей разного пола из данной популяции? Как влияет этот параметр на динамику популяции в модели? Приведите примеры понятия "радиус активности" для реальных групп организмов.

16. Существование двух видов в экосистеме, имеющих одинаковые экологические ниши согласно принципу конкурентного исключения невозможно (в природе есть исключения). Какие параметры модели можно изменить (для двух видов с одинаковыми показателями) с тем, чтобы смоделировать дифференциацию экологических ниш?

17. Какие экологические стратегии (приспособления для выживания) используют вид 1 и вид 2 в модели, иллюстрирующей равновесное состояние двух z: пуляций? Для ответа проанализируете параметры моделей вида 1 и вида 2.

18. Какие жизненные стратегии используют виды 1, 2, 3 в модели, иллюстрирующей равновесное состояние трех видов?

19. Существование, какой популяции в модели взаимодействия трех популяций является неустойчивой? Ответ обоснуйте.

20. Можно ли считать экосистему, включающую три вида в данной модели истинно устойчивой? Ответ обоснуйте.

21. Каким реальным видам из природы видам соответствуют в модели устойчивого равновесия трех популяций соответственно вид 1, 2, 3? Приведите примеры.

22. Почему в реальных экосистемах (природных сообществах) обычно не отмечается вымирание популяций, по сравнению с моделями, которые создает данная компьютерная программа?

23. Какое сообщество является более устойчивым в модели, на основании которой реализована программа, насчитывающее один или несколько видов? Как обстоит дело в реальных экосистемах?

24. Какие группы экологических факторов не учитывает модель, на основании которой реализована компьютерная программа?

25. Для каких групп живых организмов модель, заложенная в программу, может считаться некорректной? Ответ обоснуйте.

КОВРОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра Безопасность жизнедеятельности

Лабораторный практикум по экологии