Урок по теме: "Динамика популяций"

Интегрированный урок биологии - информатики«Динамика биологических популяций»«Математическое моделирование.Биологические модели развития популяций»Учитель биологииУчитель информатикиДинамика популяцийИнтегрированный урокбиологии и информатики в 11 классе2008 - 2009 учебный год

Биология и информатика

Тема урока: Динамика популяцийПлан урока1. Динамика популяций, как биологическое явление. 2. Рост популяции. Типы роста.3. Колебания численности в популяциях.4. Способы регуляции численности популяций.5. Модели развития популяций.6. Математическое моделирование. 7. Компьютерный эксперимент в электронных таблицах «Excel». 

Популяция, её показатели Популяция – это группа одновидовых организмов, занимающих определенный участок территории внутри ареала вида, свободно скрещивающихся между собой и частично или полностью изолированных от других популяций.Условия, влияющие на численность популяции – пищевые ресурсы, ограниченность ареала обитания, эпидемии, болезни, природные катастрофы и т.д. Ёмкость среды – способность территории вмещать определённое количество особей.– биомасса, плотность расселения, общая численность, скорость роста численности, продолжительность жизни, рождаемость, смертность, возрастной состав.Демографическиепоказатели– это единица вида и эволюции.– элементарная эволюционная единица, именно на уровне популяций идет эволюция.

Динамика популяцийЦель урока

1. Сформировать знания о динамике популяций как о необходимом атрибуте жизни организма, способе их адаптации к постоянно меняющимся условиям существования.2. Ознакомиться с характерными типами роста популяций как с общими свойствами, передающими их способность к восстановлению численности.3. Сформировать знания о характере колебаний численности популяций некоторых видов организмов 4. Ознакомиться с явлением регуляции численности и значением этого явления.5. Закрепить понятия математического моделирования, и навыки работы с программой «Электронная таблица Excel».

Научиться прогнозировать развитие биологических популяций, используя компьютерное моделирование в электронных таблицах.

колебания или изменения численности популяций во времени; Динамика популяций, как биологическое явлениеВывод: популяция не может сосуществовать без постоянных изменений, так как за счет них она приспосабливается к изменяющимся условиям средыэто процессы изменений ее основных демографических показателей во времени – численности, биомассы, популяционной структуры (возрастного состава).

Рис.1Рис. 2Типы роста популяцииРис. 3

Колебания численности особей в популяции Сезонные.

Колебания численности особей в популяции Циклические.

Способы регуляции численности популяцийУменьшение плодовитостиКонкуренция («самоизреживание»)Распространение заболеванийПоведенческие факторы

модель неограниченного роста (теоретическая);модель ограниченного роста (практическая);модель ограниченного роста с отловом;модель «хищник – жертва» (взаимодействия с другими популяциями).СаранчаСибирский шелкопрядАнтилопыВолки загоняют лося Виды моделей развития популяцийКорюшка

Основные термины темы «Модели»:Модель - Виды моделей -Способы построения компьютерных моделей - Моделирование - метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.это некий новый упрощенный объект, который отражает существенные особенности реального объекта, процесса или явления.статические, динамические, материальные, информационные.Виды информационных моделей -знаковые, вербальные.на языках объектно-ориентированного программирования и при помощи прикладного программного обеспечения.Виды систем - материальные, нематериальные, смешанные.Формализация - процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков.

Основные этапы разработки и исследования моделей на компьютереI. Построение описательной информационной модели. Такая модель выделяет существенные, с точки зрения целей проводимого исследования, свойства (параметры) объекта, а несущественными свойствами пренебрегает;II. Создание формализованной модели. Описательная информационная модель записывается с помощью какого-либо формального языка.;III. Построение компьютерной модели. Формализованная информационная модель преобразуется в компьютерную модель, т.е. записывается на понятном для компьютера языке. Существуют два принципиально различных пути построения компьютерной модели: создание проекта на одном из языков объектно-ориентированного программирования (Visual Basic, Delphi) или с помощью прикладного программного обеспечения (MS Excel, MS Word);IV. Компьютерный эксперимент и визуализация формальных моделей. Если компьютерная модель существует в виде программы на одном из языков программирования, ее нужно запустить на выполнение и получить результаты. Если компьютерная модель исследуется в приложении, например, в электронных таблицах, можно построить таблицы, диаграммы или графики, провести сортировку или поиск данных и т.д.;V. Анализ полученных результатов и корректировка модели.

где xn+1 – численность популяции следующего года, xn – численность популяции текущего года,а – коэффициент роста (если рост 5%, то а = 1,05).Информационные модели развития популяций В этой модели численность популяции ежегодно увеличивается на определённый процент. Никакие абиотические (внешние) и биотические (внутренние) факторы влиять на численность популяции в этой модели не будут. Модель теоретическая.Модель неограниченного роста,

В этой модели учитывается, что на численность популяции оказывает влияние состояние окружающей среды, наличие корма, перенаселённость и другие факторыМодель ограниченного роста,где xn+1 – численность популяции следующего года, xn – численность популяции текущего года,а – коэффициент роста,b – коэффициент перенаселённости.

В этой модели учитывается, что на численность популяций промысловых животных и рыб также оказывает влияние величина ежегодного отлова.

Модель ограниченного роста с отловомгде x n+1 – численность популяции следующего года,x n – численность популяции текущего года, а – коэффициент роста,b – коэффициент перенаселённости,с – величина ежегодного отлова,

Популяции обычно существуют не изолированно, а во взаимодействии с другими популяциями. Наиболее важным типом такого взаимодействия является взаимодействие между жертвами и хищниками (караси-щуки, зайцы-волки и т.д.). В этой модели количество жертв и хищников связано между собой. Модель «хищник – жертва»,Количество встреч жертв и хищников прямо пропорционально произведению количеств жертв и хищников, а коэффициент f характеризует возможность гибели жертвы при встрече с хищником, xn – количество жертв, yn – количество хищников.

Типы данных в MS ExcelТекст, число, формулаОтносительная адресация ячеек – (А1, D23, A1 : F5, . )Адресация, допускающая автоматическую корректировку формулы при её перемещении и копировании. При этом относительные адреса ячеек, входящие в формулу, изменяются в соответствии с её перемещением относительно исходной ячейки.Абсолютная адресация ячеек - ($A$1, $A$1 : $F$5. )Адресация, запрещающая автоматическую корректировку ячеек с абсолютной адресацией при перемещении и копировании формулы. При этом абсолютные адреса ячеек, входящие в формулу, не изменяются при её перемещении относительно исходной ячейки.Как сменить способ адресации ячеек?Нажать клавишу F4, установив курсор в формуле после адреса нужной ячейки.Что происходит при изменении данных в ячейке, на которую ссылается формула?Автоматический перерасчёт всей таблицы, изменение данных в тех ячейках, которые связаны с данной ячейкой.Повторим ранее изученный материал, который необходим при построении модели

Значение исследований моделей развития популяций Будущее человечества, жизнь наших детей, внуков и более отдалённых потомков целиком зависят от совместных усилий людей, населяющих Землю сегодня.Академик А. Виноградов, геофизик