МОДЕЛИРУЮЩАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ ПРОГРАММА «ДИНАМИКА БИОЛОГИЧЕСКИХ ПОПУЛЯЦИЙ» С.И. Гармашов garmashov@sfedu.ru физический факультет ЮФУ кафедра технической физики О РАЗРАБОТКЕ Вашему вниманию предлагается разработанная автором компьютерная программа, моделирующая эволюцию популяций в различных условиях их взаимодействия друг с другом и питательной средой. Компьютерная программа построена на принципах стохастического моделирования: направление и скорость миграции особей, моменты времени их питания, размножения и ряд других параметров системы являются случайными, что приближает модель к реальной ситуации 2 ЦЕЛИ РАЗРАБОТКИ - дополнить процесс преподавания дисциплины по моделированию экологических систем использованием представляемой компьютерной программы в качестве наглядного интерактивного электронного пособия - научить студентов разрабатывать несложные математические модели экологических систем на примере алгоритма представляемой компьютерной программы 3 ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДОПУЩЕНИЯ При разработке модели предполагалось, что: - популяции состоят из идентичных особей; - продолжительность их жизни (при неограниченном ресурсе питания и отсутствии хищников) соответствует некоторому среднему значению, одинаковому для всех особей данной популяции; - гибель особей возможна также из-за их длительного голодания или болезни. 4 ИНТЕРФЕЙС ПРОГРАММЫ Таблицы в левом верхнем углу интерфейса предназначены для ввода значений параметров, характеризующих рассматриваемые популяции и питательную среду На картинке в правой части интерфейса отображается динамика рождения, миграции и вымирания особей в пределах территории их обитания. Особи каждой популяции и их состояния (здоровые, голодающие, заболевшие) обозначены определенным цветом. Точками зеленого цвета представлены источники пищи для особей Динамику численности популяций и объема пищевого ресурса можно наблюдать на диаграмме, размещенной в нижней части интерфейса 5 ВОЗМОЖНОСТИ МОДЕЛИРУЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ Компьютерная программа позволяет: - наблюдать и анализировать эволюцию популяции одного вида при ограниченном питательном ресурсе; - конкуренцию популяций двух видов за один общий ресурс питания; - эволюцию популяций, когда один из видов является хищником для другого; - имитировать распространение особей (эпидемию). заболевания среди 6 ПРИМЕРЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ: ЗАКОН МАЛЬТУСА 7 ПРИМЕРЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ: ЛОГИСТИЧЕСКАЯ КРИВАЯ 8 ПРИМЕРЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ: КОНКУРЕНЦИЯ ЗА РЕСУРС ПИТАНИЯ (1) 9 ПРИМЕРЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ: КОНКУРЕНЦИЯ ЗА РЕСУРС ПИТАНИЯ (2) 10 ВОЗМОЖНОСТЬ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ЖИЗНЬЮ ОТДЕЛЬНОЙ ОСОБИ 11 ПРИМЕРЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ: ЭПИДЕМИЯ 12 ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТКИ Компьютерная программа используется при преподавании дисциплины «Математическое моделирование экологических систем» для студентов 5 курса специальности «Радиационная безопасность человека и окружающей среды». В рамках этого курса важно не только ознакомить студентов с вопросами и методами математического моделирования экологических систем, но и научить разрабатывать несложные математические модели. Поэтому некоторые элементы представляемой программы студенты разрабатывают самостоятельно на лабораторных занятиях, закрепляя одновременно навыки алгоритмизации и объектноориентированного программирования. Таким образом, при преподавании упомянутой дисциплины с использованием разработанной программы решается сразу несколько учебных задач, что весьма полезно для студентов выпускного курса. 13 ЛИТЕРАТУРА Алексеев В.В. Физическое и математическое моделирование экосистем / В.В. Алексеев, И.И. Крышев, Т.Г. Сазыкина. – СПб. : Гидрометеоиздат, 1992. – 367 с. 14 Спасибо за внимание! С.И. Гармашов garmashov@sfedu.ru физический факультет ЮФУ кафедра технической физики