Архив Галактики

Математические электронные модели в экологии

rat's blog / 03.09.2015

Решение экологических задач довольно трудоёмкое дело, потому что у таких задач, как правило, нет однозначного ответа, а есть множество меняющихся условий, которые необходимо учитывать, решая задачу. Ответ в большей степени зависит от исходных данных, количества переменных, разнообразных условий, а сама экологическая задача похожа на открытую исследовательскую задачу. Экологические задачи можно и нужно моделировать, чтобы лучше понимать происходящие процессы в природе. Очень удобно компьютерное электронное моделирование. Электронные модели похожи на образовательные игры и от них - несомненная польза.

В сети Интернет есть несколько ресурсов, где ученикам можно строить экологические модели прямо в онлайн-режиме. Один из ресурсов называется: «Биологический конструктор», но в основе моделирования лежит математический аппарат и математическая обработка данных. Издатель ресурса: ООО "База знаний - XXI век".
Вот пример экологической модели «Хищник - жертва». На ограниченном участке поля пасутся козы и овцы. Ученик размещает в поле определенное количество хищников, задаёт параметр вероятности поймать козу или овцу. Далее достаточно нажать кнопку «запуск эксперимента», чтобы на экране появился график, отображающий процесс взаимоотношения хищника с жертвой. По графику можно сделать экологический прогноз численности животных, определить вероятность различных сценариев развития событий. У хищников параметр «вероятность потребления» выражает соотношение удач и неудач при охоте на жертву. Так, хищник со 100% эффективностью при попытке охоты на жертву всегда сможет ее поймать, а хищник с 50% эффективностью в половине случаев оставит жертву невредимой.

Ещё одна модель конкуренции в природе «хищник – жертва» задана с другими параметрами.



Тут можно моделировать всю пищевую цепочку, начиная с продуцентов, включая консументов и редуцентов.

Это модели из серии «И волки сыты, и овцы целы». Моделирование позволяет выяснить, как зависят численности видов хищника и жертвы в естественных популяцияx. В основном эксперименте исследуются возможные последствия хищничества. В дополнительном эксперименте ученику предлагается самостоятельно построить устойчивую экосистему, включающую растения, травоядных и хищников.

Пример «хищник-жертва» - это пример межвидовых взаимоотношений. В конструкторе есть математические модели межвидовой конкуренции за пищевой ресурс (траву) между консументами одного порядка, - между козами и овцами.

Такие электронные модели можно включать в некоторые темы уроков биологии и экологии. Они помогут обеспечить новое качество образования, способствовать его эффективности. Ресурс бесплатный, легкодоступный. Он обеспечивает индивидуализацию образовательного процесса с учетом стартового уровня знаний, умений и навыков учащегося, его особенностей мышления, предпочтений и степени мотивации. Ученик, работая с моделями, начинает лучше понимать процессы, происходящие в природе. А также учится, моделируя, решать экологические задачи.