ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ТВЕРСКОЙ КОЛЛЕДЖ СЕРВИСА И ТУРИЗМА»
_________________________________________________________________
170037, г. Тверь, пр-т Победы, д. 49/21, тел/факс(4822) 58-52-80, e-mail: *****@***ru
Компьютерное моделирование поведения экосистемы Тверской области при наличии инвазионных видов (на примере борщевика Сосновского)
Исполнитель работы студент группы 2-88 Ласточкин Сергей Руководители работы – преподаватели , |
Тверь 2015
Содержание
Цели, задачи, методы………………………………………………………3стр
Реферативная часть…………………………………………………4стр Цели………………………………………………………….. ……….4стр Общая характеристика растения борщевик Сосновского ……….7стр Причины быстрого захвата борщевиком территории Тверской области………………………………………………….. ………… 9стр Пути уничтожения зарослей борщевиков …………………….11стр Защита от дерматитов, вызываемых кумаринами борщевика 15стр Государственная программа борьбы с борщевиком………….17стр Выводы реферативной части ……………………………………..18стр
Исследовательская часть………………………………………… 19стр Построение простейшей имитационной модели ………………..19стр Математические расчеты для построения графиков ………….15стр Прогнозирование поведения системы при наличии инвазионных видов …………………………………………………16стр Получение статистических данных об информированности обучающихся о растении борщевик Сосновского………………...23 стр Выводы исследовательской части………………………………….25 стр Виды деятельности обучающихся в рамках экологических акций......................................................................................................27стр Создание памятки «Осторожно-борщевик!»………………………29стр.
Литература………………………………………………………………….30стр
Приложение……………………………………………………………….24стр
Компьютерное моделирование поведения экосистемы Тверской области при наличии инвазионных видов (на примере борщевика Сосновского)
Актуальность:
Непродуманные действия по акклиматизации видов могут привести к разрушению сложившихся связей в экосистемах и к экологической катастрофе
Проблема:
Нарушение устойчивости экосистемы Тверской области в результате проникновения инвазионных (завозных) видов
Гипотеза:
Компьютерное моделирование системы Тверской области позволит прогнозировать поведение системы и отдаленные последствия экологических изменений при проникновении инвазионных видов
Цели:
1. Оценить устойчивость экосистемы Тверской области
2. Получить компьютерную модель распространения инвазионных видов в экосистеме Тверской области
3. Прогнозировать поведение системы при наличии внешних воздействий (инвазионных видов)
4. Получить статистические данные об информированности студентов о растении борщевик Сосновского
5. Обосновать экологическую необходимость решения проблемы видового загрязнения территории и предложить пути решения данной проблемы
Задачи:
1. Определить условия устойчивости экосистемы Тверской области
2. Построить графики изменения численности инвазионного вида (борщевик Сосновского) и скорости распространения инвазионного вида в экосистеме Тверской области
3. Повести анкетирование студентов по вопросу информированности о растении борщевик Сосновского, его влиянии на состояние системы и здоровье человека
4. Определить собственное видение проблемы распространения инвазионных видов на территории Тверской области
Методы:
1. Подбор и изучение информационных источников в печати и сети Интернет
2. Построение компьютерной модели распространения инвазионного вида в экосистеме Тверской области (на примере борщевика Сосновского)
3.Прогнозирование поведения экосистемы на основе полученных математических данных
4. Проведение анкетирования студентов по вопросу информированности о растении борщевик Сосновского, о его влиянии на состояние системы и здоровье человека
5. Выявление собственного видения проблемы инвазионных видов в Тверской области
6. Создание компьютерной презентации и памяток по технике безопасности
Реферативная часть
Цели:
1. Определить условия устойчивости экосистемы и оценить устойчивость экосистемы Тверской области.
2. Определить собственное видение проблемы распространения инвазионных видов на территории Тверской области
3. Обосновать экологическую необходимость решения проблемы видового загрязнения территории и предложить пути решения данной проблемы
Важнейшей экологической проблемой современности является проблема сохранения видового разнообразия животных и растений. Только в этом случае экосистемы сохраняют устойчивость. Одним из главных показателей устойчивости системы служит наличие большого видового разнообразия и разветвленных пищевых цепей (сетей) в системе. Также в устойчивой системе должен быть высокий уровень оборота веществ и замкнутый оборот веществ.
Тверская область - одна из самых лесистых в европейской части России, массивы лесов занимают более 50 % ее площади. Леса имеют исключительно важное гидрологическое и водоохранное значение, являются важнейшим стабилизирующим компонентом биосферы, способствующим сохранению окружающей среды. Животный и растительный мир Тверской области типичен для южной тайги и хвойно-широколиственных лесов и, в основном, представлен лесными видами, но фаунистически он является весьма неоднородным, пестрым и многообразным. На сегодняшний день на территории Тверской области зарегистрировано 392 вида позвоночных животных (включая акклиматизированные виды). Фауна беспозвоночных насчитывает несколько десятков тысяч видов. На территории Тверской области насчитывается около 1000 видов высших растений. Главными среди них являются лесообразующие породы — ель, сосна, береза, осина, ольха, дуб. Таким образом, в фауне и флоре Тверской области наблюдается высокое видовое разнообразие и высокий уровень разветвленности пищевых цепей.
В природе не существует вредных и полезных животных и растений, природу нельзя улучшить или обогатить, ее можно лишь сохранить. В отдельных случаях под строгим наблюдением экологов проводятся акклиматизация и реакклиматизация видов. Так в Тверской области успешно были реакклиматизированы бобр и кабан, акклиматизированы ондатра и енотовидная собака. Однако в некоторых случаях не удается просчитать отдаленные последствия акклиматизации, что может обернуться экологической катастрофой. Классическим примером служат нашествие кроликов в Австралии или распространение сине-зеленых водорослей в Африке, когда инвазионные (заносные) виды размножаются в климатически благоприятных условиях при полном отсутствии конкурентов и хищников.
Все виды организмов обитают в границах глобальной экосистемы Земли – биосферы. Для нормального существования организма необходимо, чтобы экосистема была устойчива. Одним из главных условий устойчивости системы является наличие разветвленных пищевых цепей, которыми связаны все организмы системы. Пищевые цепи в системе не являются изолированными. Они образуют сложную пищевую сеть. Изменение состояния любого звена сети ведет к изменению или уничтожению всей сети.
Наиболее сильное внешнее влияние на состояние пищевых сетей и всей системы оказывает деятельность человека. Поэтому определяющим фактором деятельности человека должно быть экологическое мышление – анализ любой хозяйственной деятельности с точки зрения сохранения или улучшения окружающей среды. Однако многочисленные примеры показывают, что человеческая деятельность часто отрицательно влияет на окружающую среду. Классическим примером является случай с акклиматизацией в Австралии кроликов и кактуса опунции, которая привела к глобальной экологической катастрофе.
В Тверской области в 1976-80 г. г. был акклиматизирован борщевик Сосновского. Растения, чужеземные для данной территории, ботаники называют адвентивными. Самый простой пример адвентивного вида — картошка. Этот вкусный корнеплод отличается и скромным нравом: где не сажают — не растет, т. е. полностью контролируется человеком.
Адвентивные виды растений, ведущие себя агрессивно по отношению к местным, стремящиеся вытеснить их и захватить новые земли, называют инвазионными. Пример — борщевик Сосновского. Появление этого растения в экосистеме Тверской области повлияло на устойчивость системы, привело к неожиданным и тревожным последствиям. Борщевик оказался не только агрессивным, но и опасным для жизни и здоровья человека инвазионным видом.
Для выявления динамики распространения инвазионных растений и оценки их воздействие на природные и антропогенно нарушенные экосистемы используются различные методы, одним из которых является метод компьютерного моделирования. Компьютерное моделирование позволяет прогнозировать изменения численности инвазионного вида (борщевик Сосновского) и скорости распространения инвазионного вида в экосистеме Тверской области. Эти данные помогут правильно оценить степень экспансии инвазионного вида и определить методы борьбы с ним.
Общая характеристика растения борщевик Сосновского
В Тверской области к неудачно акклиматизированным видам можно отнести растение борщевик. Но все проблемы, связанные с борщевиками, в основном относятся лишь к одному виду, «агрессору» дорожных обочин и запущенных полей – борщевику Сосновского (Heracleum sosnowskiy).
Борщевик принадлежит к семейству зонтичных. Родиной борщевика Сосновского является горная часть Армении. Растения достигают высоты в 3-4,5 метра, диаметр полого стебля у корневой шейки превышает 6-10 сантиметров, мощный стержневой корень проникает на глубину 2 метров. Растение хорошо облиственно, площадь одного листа (листовой пластинки) превышает 1 м2. Длина листьев борщевика часто достигает 2 м, и даже бывает до 3,5 м. Главный зонтик может достигать диаметра от 0,9 м до 1,2м.
Для Тверской области борщевик Сосновского - это инвазионный, или заносный вид. Борщевик был завезен в Тверскую (тогда Калининскую) область как кормовое растение. Борщевик часто использовали в северных районах, где традиционная бобово-овсяная кормосмесь не обеспечивала животных достаточным количеством кормов. Также цветки борщевика дают много пыльцы и нектара, являются хорошими медоносами, активно посещаются пчелами. Однако при кормлении коров борщевиком молоко имело неприятный запах и горький вкус, при обработке не створаживолось. Молокозаводы отказывались принимать такое молоко или понижали его сортность. Трудно было найти людей для работы с борщевиком, т. к. несмотря на все меры предосторожности, рабочие получали ожоги. Поэтому работа с борщевиком как перспективным сельскохозяйственным видом была прекращена. Однако никаких специальных мер по ограничению его распространения после завершения работ принято не было.
Борщевик обладает сильным обжигающим свойством, причем ожог этот «предательский». Если при контакте с крапивой сразу чувствуешь ожог, то при соприкосновении с борщевиком никакого дискомфорта не ощущаешь. В период вегетации в разных частях растения борщевика (в листьях, стеблях, плодах, соке, пыльце) накапливаются фотодинамически активные фуранокумарины. Особенно много фуранокумаринов в соке растения. Именно наличие в соке борщевика кумаринов и фуранокумаринов, повышающих чувствительность организма к восприятию солнечного света, и является главным «злом» этих растений. Попавший на кожу сок под влиянием солнечного света (ультрафиолета) способен усиливать пигментацию кожи человека и животных, вызывать глубокие дерматиты, проходящие по типу ожогов. Сначала кожа краснеет, потом возникает боль, отек, а потом пузыри, наполненные светлой жидкостью. Пузырь может расти несколько дней, отслаивая все большие участки кожи. При обширных ожогах ухудшается общее самочувствие, поднимается температура, снижается иммунитет. Были отмечены случаи дерматозов - до III степени, и даже летальные исходы у детей младшего возраста от многочисленных ожогов кожи. Контакт с борщевиком опасен прежде всего аллергикам, у которых помимо ожогов может возникнуть сильная аллергическая реакция, т. к. борщевик является дыхательным и контактным аллергеном.
Чаще всего дерматиты от попадания сока борщевика на кожу выражаются в волдырях, сменяющихся тёмными пятнами, которые сходят в течение 3–6 месяцев. При значительных поражениях кожи, через год (реже в течение нескольких лет) возможны рецидивы проявления коричневых пятен на коже после ожогов при новом облучении тела солнечными лучами. Избыточное накопление кумаринов в организме человека приводит к возникновению заболевания под названием витилиго.
Даже не дотрагиваясь до борщевика, можно пострадать. Чтобы обжечься иногда достаточно пройти по заросшему борщевиком участку под ярким солнцем. Опасен просто попавший на легкую летнюю одежду сок (сарафан или футболка от ожога не спасут). Эфирными маслами, которые выделяет растение, может пропитаться еда, которая при попадании в желудок грозит человеку серьезными проблемами.
Причины быстрого захвата борщевиком территории Тверской области
Борщевики Сосновского - двухлетние монокарпические растения, т. е. цветущие лишь один раз в жизни. Это не мешает борщевику с большой скоростью захватывать новые территории. Можно выделить несколько причин агрессивной территориальной активности.
1) Борщевик обладает большой семенной продуктивностью, каждое растение выбрасывает от до 10-12 больших зонтиков. В каждом большом зонтике содержится в среднем 88 малых зонтиков. Каждый малый зонтик формирует примерно 72 семечка (это составляет до 44352 семян). Таким образом, каждое растение борщевика формирует ежегодно от 10-15 тыс. до 70 тыс. семян у особенно мощных растений. Если учесть, что на каждом квадратном метре формируется до трех растений, то число семян составит уже до 133056 на квадратный метр.
2) Важной особенностью плодов борщевика является наличие на семенах выростов, или «крыльев», которые значительно повышают их летучесть и способствуют активному распространению. Поэтому распространяются семена борщевика большей частью ветром. Так можно объяснить быстрое распространение этого растения вдоль шоссейных дорог: семена разносятся воздушным потоком проходящих машин. Зимой семена борщевика перекатываются по снегу, особенно далеко по насту. Семена переносят даже сильные морозы до -25-35о. Также семена разносятся талыми и дождевыми водами.
3) К другой особенности борщевика относится разнокачественность семян. Каждый год растение образует семена в большом количестве, не все из них прорастают весной следующего года. В первый год обычно прорастает от 20 до 70 %; на второй год - от 30 до 60 % от не проросших в первый год семян. Некоторые плоды борщевика могут порасти лишь через 5-6 лет или даже через 12-15 лет!
4) Семена борщевиков имеют эфирномасличные каналы. У упавшего на землю плода за зиму оболочки сгнивают, а эфирные масла, смолы и другие биологически активные вещества истекают на поверхность почвы. Сумма этих биологически активных веществ оказывает выраженное аллелопатическое (ингибирующее, или тормозящее) действие на прорастание семян других видов растений. Тем самым обеспечивается чистая, не захваченная другими растениями зона вокруг семени борщевика, обеспечивая ему бесконкурентное прорастание. Соответственно, происходит последующий захват территории, поскольку выделяемые борщевиками вещества также обладают ингибирующим эффектом, т. е. оказывают сильный аллелопатический эффект в природных экосистемах и агроценозах.
5) Точка роста борщевика находится ниже поверхности земли на 5-6 см, поэтому борщевик отрастает после скашивания.
6) Борщевик не поедается животными, в Тверской области у него нет естественных врагов
7) Климатические условия Тверской области для борщевика Сосновского являются идеальными
8) В нашей местности борщевик селится на всех видах почв: от бесплодного гравия на обочинах асфальтированных дорог до мощного торфяного слоя на низинных болотах, где и достигает наибольших размеров.
Это инвазионное растение, обладая высокой экологической пластичностью, захватывает все подходящие места и почвы. Вытесняя традиционную растительность, он полностью занимает территорию, превращаясь в доминирующий вид.
Распространяясь семенами, борщевики попадают в лесопосадки вдоль дорог, и это самое опасное. Уничтожить их там можно лишь вручную, а не уничтоженные растения будут ежегодно продуцировать всё новые и новые семена. Из них будут развиваться новые борщевики, которые тоже будут образовывать семена, захватывающие все свободные площади. Можно сделать вывод, что борьба с борщевиком будет тяжелее, чем нашествие кроликов в Австралии или распространение сине-зеленых водорослей в Африке.
Пути уничтожения зарослей борщевиков
1. Обрезка цветков в период бутонизации и начала цветения
Это самый действенный, но и самый опасный способ уничтожения борщевиков на небольших площадях – легко обрызгаться соком растений или росой с растворенным в ней соком и получить сильные дерматозы на разных участках тела.
2. Сжигание растений
Перед поджиганием можно облить растения горючей жидкостью (так, чтобы именно зонтики с плодами были намочены). В период горения зонтиков важно соблюдать все меры предосторожности – ведь из плодов борщевика будут выделяться горючие эфирные масла.
3. Обработка гербицидами
Время обработки – с начала отрастания борщевика, и обязательно перед началом цветения. Проведение обработки растений гербицидами с начала созревания семян уже менее эффективно.
Дозы (концентрация) применяемых гербицидов для обработки борщевика должны быть двойными или даже тройными от прописанных в инструкции для соответствующего вида гербицида. Эффект может быть достигнут при двух повторных обработках с перерывом между ними в 15–20 дней.
4. Агротехнические мероприятия
Если возможно проведение вспашки, то её необходимо проводить несколько раз за вегетационный период. Первая вспашка должна быть проведена вскоре после наступления момента выезда в поле.
Лучше проводить подрезку корней борщевика, используя плоскорезы. Важно срезать точку роста борщевиков (им свойственен геотропизм – заглубление точки роста ниже уровня почвы), которую растения затягивают на 3-5 см или даже 7-10 см.
В случае отрастания растений от корней после первой вспашки, вторую обработку важно провести до момента разворачивания листьев и вынесения на поверхность соцветий.
Для полного уничтожения всех растений борщевика вспашки нужно будет проводить в течение нескольких лет (в зависимости от засоренности полей семенами) - от 2-3 до 5-7 лет.
Осенью вспашки на полях, заросших борщевиками, проводить нельзя, т. к. это будет способствовать накоплению семян в почве, и тогда искоренение борщевиков растянется ещё на несколько лет.
5. Ручной индивидуальный способ с использованием лопаты
Ранней весной, как только растения начинают отрастать хорошо заточенным (острым) шанцевым инструментом нужно срубить точку роста борщевика ниже корневой шейки (на глубине до 10-12 см)
6. Прополка и вспашка
Мелкие однолетние всходы борщевика легко уничтожить прополкой цапками, а также регулярной отвальной вспашкой.
Всходы борщевика могут появляться не только весной, но и в течение лета (из-за разнокачественности семян). Поэтому вспашка должна проводиться многократно каждые 3-4 недели, начиная с момента отрастания борщевиков.
7. Использование ремедиаторов
На полях, где проводится уничтожение борщевиков, возможно введение новых видов растений, которые могут быть использованы для восстановления земель. В данном случае могут быть внедрены на поля быстрорастущие и высокопродуктивные злаки (например, кострецы) или бобовые культуры (козлятник или галега).
Для удаления борщевиков с полей возможно интенсивное возделывание пропашных культур (картофеля).
8. Использование укрывных материалов
Можно применять новые укрывные нетканые материалы. Но необходимо определить, какой именно материал будет наиболее эффективным. Какой высоты слой земли необходимо насыпать сверху, чтобы одновременно и удержать материал на поверхности, и чтобы его не прорвали отрастающие весной борщевики. И немаловажная деталь – как потом очищать поля и прочие укрытые территории от укрывного материала.
Работа в этом направлении может занять от 3 до 5 лет.
9. Кошение
Это эффективный способ уничтожения борщевиков только при условии, что будет проводиться обязательно перед цветением борщевиков. И не позже, чем через 3-4 недели после первого скашивания. Этот приём нужен для уничтожения ВСЕХ генеративных побегов борщевика, несущих соцветия, и, соответственно, цветки. Важно не давать борщевикам цвести, чтобы не образовались новые семена.
10. Разведение природных вредителей борщевика
Известна лишь одна «вредительница» этого растения – борщевичная моль. Её личинки проникают внутрь ствола борщевика и продвигаются внутри до соцветия, успевая в значительной степени объесть цветки до распускания. Съедая цветки ещё в бутонах, борщевичная моль сильно снижает семенную продуктивность растений. Необходимо отработать способы размножения этого вредителя и способы её распространения на полях и территориях, занятых борщевиками. Но необходимо внимательно изучить пищевые связи этого насекомого – чтобы потом не надо было ещё бороться и с этой молью …
Уничтожение растений борщевика Сосновского любым из рекомендованных методом, требует проведения контроля полученных результатов, и проведения повторных защитных мероприятий. Срок, в течение которого необходим регулярный контроль территории, освобождаемой от борщевика Сосновского, – пять лет. Каждый способ борьбы хорош по - своему, но применять их нужно только комплексно и не рассчитывать на быстрый результат. При самом благоприятном развитии событий ждать результата придется 5-6 лет.
Что нельзя делать, уничтожая заросли борщевиков
1. Нельзя скашивать борщевики в период окончания цветения и начала завязывания плодов, если только скошенные растения не будут тут же уничтожены сразу после скашивания.
2. Нельзя оставлять скошенные борщевики брошенными на месте. Ведь генеративный побег борщевика имеет в стебле большой запас питательных веществ и даже дошедшие до восковой фазы спелости семена борщевика способны дать жизнь новым растениям.
3. Нельзя скашивать борщевики в момент осыпания семян с растений, т. к. это будет приводить к большему рассеиванию борщевика.
4. Нельзя во время работы с борщевиками быть раздетым или иметь незащищённые участки тела. Лучше всего надеть водонепроницаемую одежду, так как сок растений, впитавшийся в одежду, касается тела и проникает в него. Не смытый с тела в течение суток сок борщевика при попадании на эти места солнечного света (ультрафиолета) будет приводить к образованию дерматитов по типу ожогов.
Защита от дерматитов, вызываемых кумаринами борщевика
1. Если при борьбе с борщевиком произошел контакт тела с соком растения, то необходимо:
- по возможности в кратчайшие сроки обильно промыть пораженные участки кожи с хозяйственным мылом в проточной воде;
- промыть (именно промыть, а не протереть) пораженные участки тела спиртосодержащей жидкостью (одеколоном, водкой, спиртом), после чего на обожженный участок нужно наложить салфетку, смоченную в растворе фурацилина. Через два-три часа на обожженном участке можно сделать примочки, чтобы снять воспаление и дать подсохнуть обожженной коже. Для приготовления примочек используются крепкий черный чай, корень кровохлебки, кора дуба
- исключить возможность воздействия солнечных лучей на пораженный участок кожи не менее, чем на 2 суток
2. В случае появлении ожогов от сока борщевика, поражённые участки нужно обработать:
- уснинатом натрия на пихтовом бальзаме;
- линиментом синтомицина.
3. Нельзя применять никакие фиксирующие повязки. Необходимо проводить все мероприятия, традиционно назначаемые при ожогах кожи. Если в ожоги попадёт инфекция, то они перерастают в язвы, которые долго заживают и оставляют после себя белые грубые рубцы.
Государственная программа борьбы с борщевиком
На некоторых территориях распространение борщевика уже приняло масштабы стихийного бедствия. Для примера: в Эстонии борщевик разросся настолько, что борьба с ним носит государственный масштаб, в 2006 году для этих целей выделено 3,3 млн. крон.
По материалам Управления Россельхознадзора по Тверской и Псковской областям: «Борщевик в России не признан сорной травой и до сих пор не относится к карантинным растениям, поэтому борьба с ним дело добровольное и лежит на совести как владельцев дачных участков, так и местных властей». Единичный подход к уничтожению исполина практически бессмыслен: ветер тут же принесёт с соседнего поля новые семена. Зато в других регионах России давно поняли, что избавляться от борщевика нужно всем миром. Например, в Ленинградской области не так давно на эти цели выделили целых 30 миллионов рублей, а в Рязанской на войну с опасным растением всех жителей лично призвал губернатор.
Планом мероприятий по борьбе с борщевиком Сосновского в Тверской области на 2011-2012 годы, утвержденным Министерством сельского хозяйства Тверской области, предусмотрены мероприятия:
- весеннее обследование и выявление очагов борщевика,
- обработка очагов борщевика на всех категориях земель с применением механических и химических методов,
- разъяснительная работа с населением, инструктажи о мерах безопасности,
- проведение контрольного осеннего обследования очагов борщевика.
Главы администраций муниципальных образований Тверской области (в том числе г. Тверь) также являются ответственными за исполнение указанных мероприятий.
Выводы реферативной части
Одним из условий устойчивости экосистемы является наличие разветвленных пищевых цепей и сетей. По данному критерию экосистема Тверской области устойчива. Борщевик является агрессивным инвазионным видом с высокой степенью экологической лабильности. Высокая скорость распространения борщевика, благоприятные природные условия и отсутствие внешних врагов способствуют превращению данного вида в доминирующий вид на территории Тверской области. Борщевик представляет угрозу для жизни и здоровья населения, т. к. является мощным контактным аллергеном. Площадь Тверской области составляет 84201 км2 (примерно половину площади составляют лесные массивы). В настоящее время наблюдается активное проникновение борщевика в лесопосадки, где невозможно применять весь комплекс методов для его уничтожения Необходимо комплексно бороться с борщевиком, проводя постоянный мониторинг освобождаемой территории и рассчитывая на результат в течение 5-6 лет Захватывая территорию, борщевик на неопределённый срок нарушает нормальное функционирование местных экологических систем. При накоплении таких явлений (а они постепенно накапливаются, поскольку заселённые территории борщевик Сосновского не отдаёт, а новые заселяет) нас ждёт региональный экологический кризис.Исследовательская часть
Цели:
1. Построить компьютерную модель распространения инвазионных видов в экосистеме Тверской области
2. Прогнозировать поведение экосистемы при наличии внешних воздействий (инвазионных видов)
3. Получить статистические данные об информированности студентов о растении борщевик Сосновского
1 Построение простейшей имитационной модели
Описание модели.Простейшей моделью, описывающей популяционный рост, является экспоненциальная.
В показанной модели N — численность популяции, t — время, r — репродуктивный потенциал, dN/dt — изменение (прирост) численности популяции. В целом эта модель отражает простейший факт: возможный прирост численности популяции пропорционален ее численности. Исследование экспоненциального роста начато еще Леонардо Фибоначчи (1170–~1250) и Томасом Мальтусом (1766–1834).
В исследовании представлена аналитическая модель. В ней рост описывается с помощью однозначной функции.
1.2. Загрузка файла расчетной таблицы.
1.3. Заполнение таблицы:
Занести исходные числовые данные в ячейки G6, H6 и F6:В ячейку F6 вносим значение t=0,
в ячейку С6 - начальное значение N =3
в ячейку H6 - начальное значение занимаемой растениями площади S=0,000001 кв. км.
Данные, расположенные в столбце G в нижележащих ячейках, представляют собой моменты времени, отличающиеся друг от друга на величину шага. Поэтому в ячейку G7 вводим формулу, рассчитывающую следующий (после начального) момент времени: =G6+$C$14, после чего ее копируем в остальные ячейки колонки таблицы с заголовком "Время, год". В ячейку G7 вносим формулу =G6+G6*$C$9, после чего ее копируем в остальные ячейки колонки таблицы с заголовком «N» В ячейку Н7 вносим формулу =G7/3*H$6, после чего ее копируем в остальные ячейки колонки таблицы с заголовком «S, кв. км» Создаем графики (обобщенный вывод результатов) на отдельных листахИспользуемые для построения графиков показатели и их числовые значения
Наименование исследуемых показателей | Числовое значение показателей |
Площадь Тверской области | 84 100 км2 |
Площадь, которая не занята лесами | 35 344 км2 |
Оптимальное количество особей борщевика на 1 м2 | 3 |
Максимальное количество семян борщевика с 1м2 | 133056 |
Максимально возможное количество особей борщевика на территории Тверской области | 106 032 000 000 |
Математические расчеты для построения графиков
Прогнозирование поведения системы при наличии
инвазионных видов
Анализ графиков показывает, что в течение нескольких лет растение борщевик, обладая высокой экологической пластичностью, захватывает все подходящие места и почвы. Вытесняя традиционную растительность, он полностью занимает территорию, превращаясь в доминирующий вид. Экологическая экспансия борщевика приводит к уничтожению привычных пищевых цепей и обеднению экосистемы. Уменьшение количества видов, обеднение системы, вытеснение растений и животных с территории – является признаком неустойчивости экосистемы.
Получение статистических данных об информированности обучающихся о растении борщевик Сосновского
Анкетирование обучающихся 1 курса ТКСиТ (приняли участие 50 человек)
3.2. Построение круговых диаграмм по результатам анкетирования
|
|
|
|
Выводы исследовательской части
Если не принять немедленных мер, то через 15–20 лет многие районы Тверской области будут объявлены зонами экологического бедствия 56% участников анкетирования не знают о вреде, наносимом борщевиком здоровью человека 94% участников анкетирования не представляют, какой вред наносит борщевик экосистеме Тверской области 90% участников анкетирования не могут предложить действенных мер борьбы с агрессивным завозным видом Необходимо проводить экологические ликбезы, выпускать памятки по технике безопасности и памятки о мерах борьбы с агрессивным видомНеутешительный прогноз:
Зарастающие лесом сельхозугодья сомкнутся с существующими лесами. Это будет сплошной лесной массив, чередующийся с зарослями борщевика, прорезанный ниточками асфальтированных дорог и островками пашни у некоторых населенных пунктов, а грунтовые дороги зарастут борщевиком. И всё вокруг скроется под его гигантскими зарослями…
Виды деятельности обучающихся в рамках экологических акций
Самостоятельное ознакомление с инвазионными видами Тверской области по печатным источникам
Проведение экологического лектория силами обучающихся
Памятка – предупреждение «Осторожно - борщевик!»
Все мероприятия с борщевиком необходимо проводить в специальной одежде и с использованием средств индивидуальной защиты (водонепроницаемый костюм с капюшоном, резиновые сапоги и перчатки, защитные очки, респираторы или маски, т. к. борщевик – сильнейший дыхательный аллерген). Мероприятия желательно проводить в ранние часы или вечером, при снижении температуры воздуха. Как можно меньше работать с борщевиком руками, особенно с измельченной массой. На всех этапах его возделывания и уборки стараться больше применять технику. Но борщевик можно косить только обычной ручной косой и ни в коем случае не триммером, потому что брызги сока при этом будут разлетаться во все стороны При попадании сока борщевика на кожу немедленно промыть это место большим (даже огромным) количеством воды с мыльной пеной и как можно быстрее спрятать от света (одного слоя одежды мало, желательно еще замотать пораженную конечность бинтами или любыми тряпками). Защищать пораженный участок тела от света минимум 2 суток. При необходимости обратиться к врачу.
Список используемой литературы
Материалы сети Интернет http://ru. wikipedia. org/wiki/Heracleum_sosnowskyi, http:///heracleum. html, http:///, http://www. /?p=11612, Биологические загрязнения территории экологически опасным растением борщевиком Сосновского, Сборник научных трудов 1-й Международной телеконференции, Томск 2010