Некоторые результаты численного исследования демогенетической модели таксиса
Моделирование возможных сценариев поведения биологической системы, состоящей из хищников и жертв. Разработка комплекса программ "Corn Base" реализации демогенетической модели с учетом таксиса. Быстрое выедание "обычного" вида растительного ресурса.
| Рубрика | Биология и естествознание |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.07.2018 |
| Размер файла | 1,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Южный федеральный университет
Некоторые результаты численного исследования демогенетической модели таксиса
Бокарева Татьяна Александровна
доцент
Ляпунова Ирина Артуровна
кандидат наук, старший преподаватель
Тетруашвили Елена Викторовна
старший преподаватель
При реализации модели рассматривается двумерная сетка размером 100x100 ед., шаг по пространству равен 1, шаг по времени равен 0.01. Вес для разностной схемы равен 0.5 [1]. В начальный момент времени моделирования концентрация жертв задавалась постоянным значением равным 1, исходная концентрация хищников приведена на рисунках 9, 10. При моделировании изменения концентрации популяций использованы следующие параметры: коэффициенты смертности для растительного ресурса , коэффициент роста хищников примем как произведение коэффициентов эффективности вредителя е и эффективности поиска растительного ресурса вредителем а: ea=1, коэффициенты таксиса . Полагаем, что подвижность различных генотипов мотылька одинакова коэффициент смертности вредителей µ=6,84, емкость среды Kr=5*106 кг/км2, мальтузианский коэффициент прироста rR=25,3 год-1.
Согласно нашим предположениям, вначале периода исследования имеются вредители с доминантными (ss) и смешанными (rs) генами, не обладающими приспособленностью к трансгенам. Вредители с рецессивными признаками (rr - генотип) появляются по мере скрещивания уже в конце первого месяца после размножения особей первого поколения. Первые несколько месяцев рецессивные признаки проявляются лишь у особей с медленным таксисом. Динамика вредителей направлена вовнутрь области участка с обычной агрокультурой - «убежищ» - здесь, скрещиваясь, насекомые теряют приспособленность к трансгенам.
Быстрое выедание «обычного» вида растительного ресурса неизбежно ведет вредителей в направлении градиента биомассы трансгенного растительного ресурса. Однако успешное размножение возможно только на участках с «обычными» агрокультурами, что показывает значительное влияние в модели быстрого и медленного таксиса. Выедая область с обычной агрокультурой, вредители двигаются в направлении увеличения ее биомассы; попадают в область трансгенного поля и, размножаясь здесь, приобретают устойчивость к трансгенным видам растений.
Рассмотрим динамику распределения вредителей при различных расположениях «убежищ» на поле с модифицированной культурой. Период исследования динамики вредителей T=10 лет. Логично предположить, что границы основного поля должны «опоясываться» кукурузой, не обладающей Bt-устойчивостью, чтобы максимально упростить достижение «убежища» вредителем. Выедая безопасные для себя участки с «обычной» агрокультурой, вредитель устремляется в поисках пищи на трансгенную область. Участки с «обычной» агрокультурой выедаются быстрее.
Рисунок 1. Выедание растительного ресурса на трансгенном поле с одним «убежищем» при Т=10 лет
Исследование динамики урожая на данном участке поля с периодом Т=100 лет показывает ступенчатость «выедания» вредителем растительного ресурса (рисунок 2).
Рисунок 2. Выедание растительного ресурса на трансгенном поле с одним «убежищем» при Т=100 лет
В мае 2013 года компания RapidEye начала мониторинг крупных сельскохозяйственных участков со спутника, что позволило впервые сравнить результаты численных исследований с реальной картиной агроугодий. Обзор снимков со спутника Кукурузного пояса США, показал преобладание четвертого типа распределения, что легко объяснимо с точки зрения удобства возделывания и обработки поля. Цветовое различие участков - от коричнево-желтого до ярко зеленого - объясняется качеством растений - их приспособленностью к окружающей среде и иммунитету к вредителям.
Выедание пищи при «полосном» размещении «убежищ» наглядно представлено на рисунке 3.
Рисунок 3. Выедание растительного ресурса на трансгенном поле с четырьмя «убежищами»
Аналогичный эффект имеет место и для убежищ прямоугольной или квадратной формы (рисунок 4).
Наличие «убежищ» разных размеров и расположения оправдано лишь в случае большого разброса высот на данном участке поля. Но в этом случае потребуется разработка трехмерной модели динамики вредителей. Вначале выедаются участки с «обычной» агрокультурой, затем - с трансгенной и только после этого малодоступные между ними участки. Если же границы из трансгенного сорта, вредители перемещаются прямо от «убежищ» на основную часть поля (здесь интенсивность палитры от синего цвета - к красному указывает на увеличение концентрации к границам поля). Более наглядно это наблюдается на рисунке 4.
Полученный результат подтверждает наше предположение о том, что распределение «убежищ» по площади основного поля не должно касаться границ области, так как иначе мы уменьшаем вероятность попадания вредителей на «убежища».
Рисунок 4. Выедание растительного ресурса на трансгенном поле с четырьмя прямоугольными «убежищами»
Прогнозирование динамики вредителей с периодом Т=100 показывает, что общая модель поведения вредителей при выедании пищи сохраняется. Наиболее подвергнуты ущербу от насекомых-вредителей листва и плоды растений, что соответствует естественным наблюдениям.
Число вредителей растет гораздо медленнее относительно уменьшения коэффициентов их смертности, а значит, необходимо исследование влияния других параметров модели на динамику популяций.
Вывод. При увеличении площади «убежищ» в демогенетической модели таксиса приобретение устойчивости существенно замедляется. Равномерное распределение убежищ в квадратных областях является наиболее эффективным.
Список литературы
биологический хищник жертва
1. Ляпунова И.А. Сorn Base - программный комплекс для прогнозирования урожая зерновых. Материалы региональной научно-практической онлайн конференции «Становление Молодой инновационной России. Перспективы и пути развития», 30 апреля 2012 г., г. Брянск, с. 100-101.
2. Ляпунова И.А. Исследование динамики вредителя в одной демогенетической модели. Информатика, вычислительная техника и инженерное образование. - 2013. ? № 3 (14).
3. Ляпунова И.А. Об одной демогенетической модели адаптации насекомых к изменению кормовой базы. Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2013. № 4 (141). С. 235-239.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Исследование эволюции экологической системы при различных условиях. Прогнозирование развития популяции. Определение стационарных значений численности популяций хищников и жертв. Определение начальных условий, при которых возможно вымирание популяции.
лабораторная работа [329,9 K], добавлен 22.03.2015Виды растений-хищников: росянка, венерина мухоловка, жирянка–липучка, росолист, альдрованда, пузырчатка, цефалотус, гелиамфора, непентес, саррацения. Территория их произрастания, особенности структуры растений, процесс охоты и поедания насекомых-жертв.
реферат [354,4 K], добавлен 31.10.2009Выбор специализированных или неспециализированных хищников для программы биологической борьбы с вредителями. Понятие и причины смены биогеоценозов. Сущность учения Вернадского о живом веществе как наиболее могущественной силе в преобразовании биосферы.
контрольная работа [18,5 K], добавлен 27.07.2010Опыт математического моделирования органов и структур человеческого организма с целью предсказания критических ситуаций и выяснения механизмов формирования патологии. Модели гемодинамики сердечно-сосудистой системы и регуляции сердечного выброса.
реферат [617,7 K], добавлен 27.02.2010Потребности и способности человека, виды его деятельности. Особенности творчества как вида человеческой деятельности. Поведение человека в обществе, его предопределение внешними обстоятельствами. Сознательное и бессознательное, результаты самопознания.
контрольная работа [48,6 K], добавлен 10.11.2016Места обитания, основной рацион питания пресноводных хищников: жереха (семейство карповых), осетра - представителя самых древних пресноводных рыб, щуки - одной из самых прожорливых и многочисленных хищников, окуня - вечно голодного обитателя рек и сома.
презентация [1,3 M], добавлен 18.04.2016Структура тела пауков, продолжительность их жизни, взависимости от размера и вида, методы маскировки от хищников. Производство шелковой нити и техника плетения паутины. Появление паучат и забота самки о потомстве. Основные способы питания членистоногих.
презентация [2,8 M], добавлен 14.01.2011Сфера человеческой деятельности, представляющая собой рациональный способ познания мира. Цель прикладных наук. Результаты научных исследований. Характерные черты науки. Разработка средств представления исследуемых объектов как систем. Обобщенные модели.
контрольная работа [26,7 K], добавлен 04.12.2008Описание внешнего вида волков, особенности их охоты и питания, опасность для человека. Размеры и анатомические особенности хищников, строение ног и скорость бега. Развитие чувства обоняния, диапазон частот голосовых средств, повадки и образ жизни волков.
реферат [2,4 M], добавлен 21.11.2010Принципы в эволюционной теории и эволюционно-стабильная стратегия. Истинная мимикрия как сходство одного животного (имитатора) с другим (моделью), ее формы. Последствия возможных комбинаций частот различных генотипов в популяциях модели и имитатора.
курсовая работа [407,8 K], добавлен 08.08.2009Этиология, патогенез, клиника ОПГ-гестозов. Гормоны фетоплацентарного комплекса при физиологической и патологической беременности. Материалы исследования, клинические исследования и методы. Статистическая обработка результатов исследования.
дипломная работа [119,7 K], добавлен 15.12.2008Случаи протекания процесса роста ассоциации двух микроорганизмов: свободная и контролируемая конкуренция. Продукт одного вида как субстрат для другого. Пример взаимодействия хищников и жертвы. Методы определения количества клеток под микроскопом.
реферат [865,8 K], добавлен 10.06.2009Проблема исследования растительного мира регионов, которые подвергались интенсивному осушению, сельскохозяйственному освоению и другим антропогенным факторам. Гербарные исследования и классификация распространенных ядовитых растений юго-востока Полесья.
контрольная работа [31,9 K], добавлен 09.07.2015Современная космологическая картина мира и модели Вселенной. теории начет ее возникновения и развития, результаты соответствующих исследований и экспериментов. Проблема существования и поиска жизни во Вселенной, методы и направления ее разрешения.
контрольная работа [20,4 K], добавлен 11.02.2011Анализ видового состава хищных птиц, обитающих на территории белорусского Полесья. Изучение происхождения, внешнего вида, биологии, ареалов распространения, численного состава птиц и его возможного изменения. Обзор факторов угрозы и мер охраны пернатых.
курсовая работа [58,3 K], добавлен 14.12.2011Общие модели развития науки. Кумулятивная модель, логический позитивизм, фальсификационизм, эпистемологический анархизм. Анализ взглядов Т. Куна на проблему революции в науке (теория парадигм). Методология исследовательских программ И. Лакатоса.
контрольная работа [27,5 K], добавлен 12.03.2011Динамика численности ушастой совы на зимовках на территории Европы и сопредельных регионов. Методы изучения питания хищных птиц и способы идентификации их жертв. Влияние метеорологических факторов на видовой состав жертв в зимнем питании ушастой совы.
дипломная работа [700,8 K], добавлен 22.01.2018Теория Большого Взрыва. Понятие реликтового излучения. Инфляционная теория физического вакуума. Основы модели однородной изотропной нестационарной расширяющейся Вселенной. Сущность моделей Леметра, де Ситтера, Милна, Фридмана, Эйнштейна-де Ситтера.
реферат [27,5 K], добавлен 24.01.2011Описания истории открытия биологического полимера, состоящего из двух полинуклеотидных цепей, соединенных друг с другом. Анализ модели структуры молекулы ДНК, созданной Френсисом Криком и Джеймсом Уотсоном. Методы выделения дезоксирибонуклеиновых кислот.
презентация [848,5 K], добавлен 07.05.2013Определение теории эволюции, обстоятельства ее появления. Понятие вида как основной единицы биологической классификации. Понятие адаптации, естественного и искусственного отбора, борьбы за существование, приспособления как основные в теории эволюции.
контрольная работа [40,1 K], добавлен 06.10.2008
