Пояснительная записка Современный подросток, особенно городской, зачастую оторван от природы, и в то же время он тянется к ней, проявляет интерес к животному и растительному миру своего родного края.
Скачать 1.12 Mb.
|
Литература для педагога
Литература для учащихся и родителей
Приложение № 1 ПРИМЕРЫ ПОСТРОЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И СТАТИСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ Практическая работа «БАЛАНСОВАЯ МОДЕЛЬ БИОМАСС ТРОФИЧЕСКИХ УРОВНЕЙ В ЭКОСИСТЕМЕ» Цель - составить совместно с учащимися балансовую модель биомасс трофических уровней в экосистеме, находящейся в равновесии. Оборудование: таблица «Матрица взаимодействия между трофическими уровнями». Ход работы: Составим балансовую модель биомасс в экосистеме на основе данных, приведенных в таблице 1 «Матрица взаимодействия между трофическими уровнями». Таблица № 1 Матрица взаимодействия между трофическими уровнями
При составлении балансовой модели предполагается, что экосистема находится в равновесии, биомассы на всех трофических уровнях постоянны, и действует правило, выраженное уравнением f(q, vi , Fi) = 0 (1) Сохраним обозначения таблицы, получим систему уравнений, описывающих изменения биомасс растений (V), фитофагов (F), хищников (P) и редуцентов (R), приходящихся на квадратный метр территории экосистемы: 0,06V-0,20F+0,05R+A=dV/dt=0 0,01V+0,01F-0,25P=dF/dt=0 0,02F-0,020P=dP/dt=0 0,05V+0,02F+0,01P-0,12R=dR/dt=0 Здесь процентные доли переведены в абсолютные и в первом уравнении введено слагаемое А – поток первичной продукции биомассы, создаваемой растениями в процессе фотосинтеза из неорганической материи. Число неизвестных на единицу превышает число уравнений и, чтобы получить решение, необходимо либо знать А, либо иметь оценку одной из биомасс. Если известна первичная продуктивность растений А=70г/(м2 год), т то легко вычислить биомассы: V=1500 г/м2,F=1000 г/м2,P= 100 г/м2,R=800 г/м2. Рекомендуемая литература: Гальперин М.В. Общая экология: Учебник.- М.: ФОРУМ: ИНФРА – М, 2006.- 336 с.: ил.- (Профессиональное образование). Практическая работа «МОДЕЛЬ РОСТА ДЕРЕВЬЕВ» Цель: совместно с учащимися построить модель роста деревьев на примере сосны обыкновенной. Объект исследования: сосна обыкновенная. Ход работы: Примером имитационного подхода может служить простая и изящная модель роста хвойных деревьев. Такие расчеты необходимы, например, для рационального использования лесных ресурсов. Модель представляет собой систему из двух уравнений: ΔL(t)=αP(t) P(t)=β[P(t-1)+λΔL(t-1)] Здесь t – дискретизированное время, шаг во времени - один год, ΔL(t)- приращение линейного размера растения L(t) – (высота дерева или длины ветви) за вегетационный период t –го года; P(t) – потенциал роста на начало вегетационного периода t –го года; α – линейный прирост при единичном потенциале роста; β – относительное уменьшение потенциала роста за время от окончания вегетационного периода (t-1) –го года до начала вегетационного периода t –го года (0< β <1); λ – вклад единичного прироста (t-1) –го года в потенциал роста (λ>0), сложившийся к началу t –го года. Размерность переменных L(t) и P(t) – единицы длины, а параметры α, β и λ – безразмерные. Переменная P(t) – потенциал роста ветви в длину или дерева в высоту – является системной переменной. Она интерпретируется как сумма вкладов всех предпосылок к росту, сложившихся на начало данного вегетационного периода. Сюда, в частности, входят размер и «качество» почки, заложенной в предыдущем году, и количество хвои прошлых лет, способной осуществлять донорские функции по отношению к рассматриваемому побегу. Прирост пропорционален потенциалу роста, причем коэффициент пропорциональности α зависит от состояния среды в данном вегетационном периоде (температура, осадки, запас питательных веществ в почве, освещенность). Коэффициент α зависит также, если рассматривать ветвь от ее возраста (сказывается, в частности, затенение расположенными выше ветвями), а для ствола – от степени конкуренции с другими растениями (в частности, за свет).  Рисунок 1 – Результаты моделирования роста обыкновенной сосны. На рисунке 1 «Результаты моделирования роста обыкновенной сосны» показан пример результатов расчета по этой модели. Сначала интенсивность роста быстро растет, затем происходят стабилизация и постепенное убывание. Приведенный график характерен для обыкновенной сосны. Рекомендуемая литература: Гальперин М.В. Общая экология: Учебник.- М.: ФОРУМ: ИНФРА – М, 2006.- 336 с.: ил.- (Профессиональное образование). Практическая работа «МОДЕЛЬ ПЕРЕНОСА АТМОСФЕРНЫХ ПРИМЕСЕЙ» Цель: совместно с учащимися построить модель переноса атмосферных примесей (загрязнений). Ход работы При моделировании процессов распространения примесей (обычно – загрязняющих веществ) в атмосфере вследствие дискретизации дифференциальных уравнений возникает так называемая или частичная псевдодиффузия. Из-за нее вещество в модели буквально расползается со скоростью, многократно превышающей истинную скорость распространения. Разработаны чрезвычайно изощренные методы подавления псевдодиффузии, но достичь ее полного отсутствия при формальном решении уравнений не удается. Трудности такого рода могут возникать и в других задачах, имеющих сходное математическое описание, например, в задачах о постепенном расселении видов при сукцессии. Один из радикальных способов решения подобных проблем состоит в отказе от попыток использовать дифференциальные уравнения, когда они плохо поддаются дискретизации. Вместо этого можно попробовать построить имитационную модель явления. Примером такой имитационной модели может служить так называемая лагранжевая или траекторная модель распространения струи загрязняющего вещества (примеси) в атмосфере. Вместо формального выписывания уравнений рассмотрим процесс формирования и переноса струи примеси в целом. Предположим, что в момент времени t проекция струи примеси в целом. Предположим, что в момент времени t проекция струи на горизонтальную поверхность занимает положение 1 (рисунок 2). Именно такой вид будет иметь струя при наблюдении с самолета или со спутника.  Рисунок 2 – Проекции струи загрязняющего воздух вещества на горизонтальную поверхность. Положим, что направление и сила ветра не меняются в течение достаточно короткого интервала времени Δt. Тогда часть струи, сформировавшейся к моменту t, сместится за время Δt в положение 2, а между этой частью и источником возникнет новая порция дыма (на рис. 2 она заштрихована). В процессе движения струя расширяется в поперечном направлении вследствие диффузии. Это расширение линейно зависти от пройденного пути r, и в среднем ширина струи w = 0,4 r. При этом струя «не знает», что в целом она искривлена и ведет себя на каждом конкретном отрезке так, как если бы она была прямолинейной. Вторая особенность поведения струи состоит в том, что диффузия вдоль струи пренебрежимо мала по сравнению с поперечной диффузией. Короче говоря, отдельные «кусочки» струи живут сами по себе, двигаясь по ветру и расширяясь поперек направления движения. Расчеты подобного рода ведутся обычно в прямоугольной (декартовой) системе координат и потому вектор скорости горизонтального ветра целесообразно разложить на две составляющие – вдоль оси x, которую обозначим U, и вдоль оси у, обозначаемую V. Понятно, что скорость ветра зависит от координат точки, в которой ветер задан (взят из метеорологических данных), а потому U= U (x,y) и V=V(x,y). Представим струю в виде совокупности отдельных порций – «кусочков», и будем рассчитывать судьбу каждой порции независимо от остальной струи. Перенумеруем все порции от 1 до N , где N – общее число рассматриваемых порций. Порцию с номером n представим в виде точки – ее центра с координатами xn, yn , окруженного некоторой площадкой с размерами Xn×Yn , образовавшейся под действием диффузии. Масса примеси, принадлежащая порции, предполагается равномерно распределенной по этой площади. Полагаем, что за каждый короткий шаг времени Δt в источнике образуется новая порция примеси. Ей присваивается номер 1, и номера всех остальных порций увеличиваются на 1. Таким образом, порция с номером n получает номер n+1, а возраст порции τn=n Δt всегда известен. За этот же интервал времени с номером n получает номер n+1, а возраст порции τn=n Δt всегда известен. За этот же интервал времени с каждой порцией происходят следующие события. Во-первых, она сдвигается по ветру, и потому меняются координаты центра. Таким образом: Xn+1 =xn+U(xn, yn) Δt; Yn+1=yn+V(xn, yn) Δt. Во-вторых, она расширяется в соответствии с указанным выше эмперическим правилом, а потому: Xn+1 =xn+0,4U(xn, yn) Δt; Yn+1=yn+0,4V(xn, yn) Δt. Порции свободно «накладываются» друг на друга, имитируя тем самым распределение примеси в струе (рис. 3). По мере движения масса примеси обычно уменьшается за счет вымывания дождями, осаждения на земную поверхность и химических превращений. Поэтому, выбрав N достаточно большим, можно считать, что порции возраста (N+1) Δt становятся пренебрежимо малыми по массе и не заслуживают дальнейшего расчета.  Рисунок 3- Представление струи рисунка 2 в модели. Эта модель в течение десяти лет успешно использовалась для расчетов дальнейшего переноса атмосферных загрязнений, пока с развитием компьютерной техники не появились возможности ее замены на более совершенные и точные вычислительные схемы. |
Похожие:
 | Современный городской ребенок зачастую оказывается в ситуации гиперопеки, чрезмерного городского комфорта, отсутствия элементарных... |  | Неслучайно в последнее время намети лась тенденция к развитию исторических музеев, как результат научно-исследовательской и поисково-собирательской... |
| И именно дорожная безопасность, как показывает статистика, является в настоящее время наиболее проблемной. Особенно тревожно то,... | | Подростковый возраст – это период, когда происходит бурные физические и психические изменения да еще, если они осложнены трудными... |
| Проект закона Приморского края "О внесении изменений в Закон Приморского края "Об административных правонарушениях | | Пояснительная записка содержит 31 страницу, 3 таблицы, 24 рисунка, 4 библиографических источника, 1 фрагмента листинга |
| Приложения 3 к Приказу Минфина РФ от 2 июля 2010 года №66н; 8 настоящая пояснительная записка | | При этом игра является основной деятельностью дошкольника. Вопрос использования игры как средства для интеллектуального развития,... |
| Дошкольный возраст – яркая неповторимая страница в жизни каждого человека. Именно в этот период начинается процесс социализации,... | | Пояснительная записка к основной образовательной программе начального общего образования мбоу анно-Ребриковская сош |