Использование математических методов в экологических исследованиях

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Мая 2012 в 14:06, курсовая работа

Краткое описание

В работе проанализированы статистические методы: составление различного рода таблиц, построение графиков и диаграмм, метод средних, меры изменчивости (вариационный размах, среднее квадратическое отклонение, коэффициент вариации) а также ряды динамики. Рассмотрены различные методы построения математических моделей, в частности на основе дифференциальных уравнений и некоторые глобальные модели.
Приведена классификация математических моделей по различным признакам.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………...7
Глава 1. Экология как наука…………………….………………………………..9
1.1 Понятие экологии……………………………………………………9
1.2 Объект экологии…………....…………………………….………...11
1.3 Предмет экологии…………………………………………………..12
1.4 Задачи экологии………………………………………………….…13
1.5 Методы экологии…………………………………………………...15
Глава 2. Математические методы и модели в экологии……………………....18
2.1 История внедрения математических методов и моделей в
экологию……………………………………………………............18
2.2. Статистические методы……………………………………………19
2.3. Моделирование экологических систем и процессов………….…22
2.3.1. Сущность моделирования, направления экологического моделирования………………………………………………22
2.3.2. Классификация моделей…………………………………….25
2.4 Дифференциальные уравнения в экологических
исследованиях……………………………………………………...26
Глава 3. Конкретные математические исследования в экологии.……..……..29
3.1 Исследования, основанные на статистических методах……………………………………………………………...29
3.2 Модели, основанные на дифференциальных уравнениях….…....34
3.3 Прочие модели……………………………………………………..37
Заключение………………………………….……………………………………38
Список используемой литературы и документации…………………………..39
Список сокращений……………………………………………………………...43
Указатель авторов………………………………………………………………..44
Указатель таблиц………………………………………………………………...46
Указатель иллюстраций…………………………………………………………47
Приложение 1. Charles Hall. Ecology…………………………….…………..48

Вложенные файлы: 1 файл

КУРСОВАЯ.doc

— 440.50 Кб (Скачать файл)

 

10. Г. Ю. Ризниченко. Популяционная динамика [электронный ресурс] / Г. Ю. Ризниченко. – электрон.-текстовые дан. – М., 1994-2000. – Режим доступа: http://www.library.biophys.msu.ru/MathMod/PD.HTML, свободный. – загл. с экрана.

 

11. Г. Ю. Ризниченко. Экология математическая [электронный ресурс] / Г. Ю. Ризниченко. – электрон.-текстовые дан. – М., 1994-2000. – Режим доступа: http://www.library.biophys.msu.ru/MathMod/EM.HTML, свободный. – загл. с экрана.

 

12. Горелов А. А. Экология – Наука – Моделирование: философский очерк/ А. А. Горелов. – М.: Наука, 1985. – 207 с.

 

13. Гринин А. С. Математическое моделирование в экологии: учеб. пособие для вузов/А. С. Гринин, Н. А. Орехов, В. Н. Новиков. – М.: ЮНИТИ-Дана, 2003. – 269 с.: ил.

 

14. Гусейнов А. Н. Экология города Тюмени: состояние, проблемы/А. Н. Гусейнов. – Тюмень: Издательская фирма Слово, 2001. – 176 стр.

 

15. Джефферс Дж. Введение в системный анализ: применение в экологии/Дж. Джефферс; пер. с англ. Д. O. Логофета, под ред. Ю.М. Свирежева. – М.: Мир, 1981. – 252 с.

 

16. Евдокимов Е.В. Динамика популяций в задачах и решениях: учеб. пособие/Е. В. Евдокимов. – Томск: Томский государственный университет, 2001. – 72 с.

 

17. Заславский Е. М. Статистический анализ экологических данных: учеб.-практич. пособие/Е. М. Заславский. – М.: РГСУ, 2005. – 70 с.

 

18. Киселёв В. Н. Основы экологии: учеб. пособие для вузов/В. Н. Киселев. – Минск: Вышэйшая шк., 2002. – 383 с.

 

19. Латышев Л. Проблемы и поиски: По единым законам гармонии/Л. Латышев, В. Латышев//Техника молодежи. – 1979. – №10. – с. 24-26.

 

20. Лукьянихина Е. А. Методологические основы экологономики/Е. А. Лукьянихина, В. А. Лукьянихин//Вестник СумДу. Серия экономика. – 2007. – №2. – с. 99-111.

 

21. Маглыш С. С. Общая экология: учебное пособие/С. С. Маглыш. – Гродно: ГрГУ, 2001. – 111 с.

 

22. Медоуз Д. Х.За пределами роста/Д. Х. Медоуз, Д.Л.Медоуз, Й.Рандерс. – М.: Прогресс, 1994. – 303 с.

 

23. Мэгарран Э. Экологическое разнообразие и его измерение/Э. Мэгарран. – М.: Мир, 1992, 182 с.

 

24. Налимов В. В. Теория эксперимента/В. В. Налимов. – М.: Наука, 1971. – 208 с.

 

25. Некоторые аспекты биологии прудовой лягушки [электронный ресурс]. – электрон. дан. – Режим доступа: http://www.ecosystema.ru/03programs/issl/works/frogs.htm, свободный. – загл. с экрана.

 

26. Одум Ю. Основы экологии/Ю. Одум. – М.: Мир, 1975. – 744 с.

 

27. Ожегов С. И. Толковый словарь русского языка/С. И. Ожегов, Н. Ю. Шведова. – 4-е изд., доп. – М.: Азбуковник, 2000. – 940 с.

 

28. Пайтген Х. -О. Красота фракталов. Образы комплексных динамических систем/х. -О. Пайтген, П. Х. Рихтер. – М.: Мир, 1993. – 176 с.

 

29. Пасхин Е. Н. Информационные технологии в экологической сфере: учеб.-метод. пособие/Е. Н. Пасхин, Е. Е. Перчук. – М.: РАГС, 2006. – 56 с.

 

30. Плотинский Ю.М. Модели социальных процессов: учебное пособие для высших учебных заведений/Ю. М. Плотинский. - изд. 2-е, перераб. и доп. – M.: Логос, 2001. – 296 с.: ил.

 

31. Пузаченко Ю. Г. Математические метода в экологических и географических исследованиях: учебное пособие для студентов ВУЗов/Ю. Г. Пузаченко. – М.: Академия, 2004. – 416 с.

 

32. Пушкарь В.С. Экология: учебное пособие/В. С. Пушкарь, И. С. Майоров. – Владивосток: ВГУЭС, 2003. – 188 с.

 

33. Радкевич В. А. Экология/В. А. Радкевич. – Минск: Вышэйшая школа, 1998. – 159 с.

 

34. Ризниченко Г.Ю. Лекции по математическим моделям в биологии/Г. Ю. Ризниченко. – Москва-Ижевск: РХД, 2002. – 232 с.

 

35. Ризниченко Г. Ю. Математические модели биологических продукционных процессов/Г. Ю. Ризниченко, А. Б. Рубин. – М.: Изд. МГУ, 1993. – 300 с.

 

36. Романов М.Ф. Математические методы в экологии/М. Ф. Романов, Н. П. Федоров. – СПб.: Академия, 2004. – 272 с.

 

37. Социология: энциклопедия/А. А. Грицанов, В.Л. Абушенко, Г.М. Евелькин, Г.Н. Соколова, О.В. Терещенко. — Минск.: Книжный Дом, 2003. — 1312 с.

 

38. Статьи сотрудников ботанического сада ДВО РАН [электронный ресурс]. – электрон.-текстовые дан. – Владивосток: Ботанический сад ДВО РАН, 2004-2009. – Режим доступа: http://botsad.ru/p_papers.htm, свободный. – загл. с экрана.

 

39. Степановских А. С. Экология: учебник для ВУЗов/А. С. Степановских. – М.: ЮНИТИ-Дана, 2001. – 703 с.

 

40. Страшкраба М. Пресноводные экосистемы. Математическое моделирование/М. Страшкраба, А. Гнаук. – М.: Мир, 1989. – 376 с.

 

41. Флейшман Б.С. О методах математического моделирования сложных систем/Б. С. Флейшман, П. М. Брусиловский, Г. С. Розенберг//Системные исследования. Ежегодник. - М.: Наука, 1982. - С. 65-79.

 

42. Франс Дж. Математические модели в с/х/Дж. Франс, Дж. Х. М. Торнли; пер. с англ. А. С. Каменского, под ред. Ф.И. Ерешко. – М.: Агропромиздат, 1987. – 400 с.

 

43. Чернова Н. М. Общая экология: учебник для ВУЗов/Н. М. Чернова, А. М. Былова. – М.: Дрофа, 2007. – 416 с.

 

44. Шилов И. А. Экология: учебник для биол. и мед. спец. Вузов/ И. А. Шилов. –  М.: Высшая школа, 1997. – 512 с.

 

45. Шитиков В.К. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации/В. К. Шитиков, Г. С. Розенберг, Т. Д. Зинченко. – Тольятти: ИЭВБ РАН, 2003. – 463 с.

 

46. Шмаль А. Г. Экология=регламентация?/А. Г. Шмаль//Экология и жизнь. – 1999. – №3. – с. 11-13.

 

47. Ecology – Encyclopedia of Earth [электронный ресурс]. – электрон. дан.  – Вашингтон, 2001-. – Режим доступа: http://www.eoearth.org/article/Ecology, свободный. – загл. с экрана.

 

48. Math Methods for Environmental Sciences [электронный ресурс]. – электрон.-текстовые дан. – СПб, 1998. – Режим доступа: http://www.ecosafe.pu.ru/Educatio/EcoMod/head.shtml, свободный. – загл. с экрана

Список сокращений

 

 

Большая Советская Энциклопедия – БСЭ

Высшее учебное заведение – ВУЗ

Средства массовой информации – СМИ

Теплоэлектроцентраль – ТЭЦ

 


Указатель авторов

 

 

Абросов Н. С.                             1 – 26, 27

Абушенко В. Л.                            37 – 13

Акимова Т. А                             2 – 21

Андреев М. В.                             3 – 13, 16, 18, 23

Антоновский М. Я.              4 – 18

Березина А. Н.                             5 – 18, 19, 24

Брусиловский П.М.              41 – 37

Былова А. М.                            43 – 10, 19, 24, 25, 29

Вонсовский С. В.               9 – 10, 15, 17

Гнаук А.                                          40 – 25

Горелов А. А.                             12 – 14, 23, 27

Гринин А. С.                            13 – 21, 23

Грицанов А. А.                            37 – 13

Гусейнов А. Н.                            14 – 31

Джефферс Дж                             15 – 20

Евдокимов Е. В.                             16 – 28, 34

Евелькин Г. М.                            37 – 13

Заславский Е. М.                            17 – 10, 21

Зинченко Т. Д.                            45 – 22, 23, 26

Киселёв В. Н.                             18 – 10, 19, 20, 21

Ковров Б. Г                             1 – 26, 27

Кузьмин А. П.                             2 – 21

Латышев В.                            19 – 32

Латышев Л.                            19 – 32

Лукьянихин В. А.              20 – 11, 12

Лукьянихина Е. А.              20 – 11, 12

Маглыш С. С.                            21 – 9, 13, 14

Майоров И. С.                            32 – 11, 12, 21, 23

Медоуз Д. Х.                            22 – 37

Медоуз Д. Л.                            22 – 37

Мэгарран Э.                             23 – 29, 30

Налимов В. В.                             24 – 26

Новиков В. Н.                            13 – 21, 23

Одум Ю.                                           26 – 33

Ожегов С. И.                             27 – 9, 11

Орехов Н. А.                            13 – 21, 23

Пайтген Х. –О.                            28 – 35, 36

Пасхин Е. Н.                            29 – 20, 23

Перчук Е. Е.                            29 – 20, 23

Плотинский Ю. М.               30 – 27

Пузаченко Ю. Г.                             31 – 22, 23, 24, 31

Пушкарь В. С.                            32 – 11, 12, 21, 23

Радкевич В. А.                            33 – 10, 16, 17, 19, 20

Рандерс Й.                                          22 – 37

Ризниченко Г. Ю.               10, 11, 34, 35 – 18, 22, 25, 27, 28, 32, 37

Рихтер П. Х.                            28 – 35, 36

Розенберг Г.С.                            41, 45 – 22, 23, 26, 37

Романов М. Ф.                            36 – 16, 20, 21, 24, 26, 28

Семенов С. М.                             4 – 18

Соколова Г. Н.                            37 – 13

Степановских А. С.              39 – 9, 13, 15, 16, 20

Страшкраба М.                            40 – 25

Терещенко О. В.                            37 – 13

Торнли Дж. Х. М.              42 – 20, 21

Федоров Н. П.                            36 – 16, 20, 21, 24, 26, 28

Флейшман Б.С.                            41 – 37

Франс Дж                                          42 – 20, 21

Хаскин В. В.                             2 – 21

Чернова Н. М.                             43 – 10, 19, 24, 25, 29

Шведова Н. Ю.                            27 – 9, 11

Шилов И. А.                             44 – 10, 11

Шитиков В. К.                            45 – 22, 23, 26

Шмаль А. Г.                            46 – 11, 12

 


Указатель таблиц

 

 

Таблица 1. Видовая структура сообществ птиц в сыром жестколистном лесу Австралии                            29-30

 

Таблица 2. Содержание экологически высокоопасных элементов в почвах вокруг теплоэлектроцентралей ТЭЦ-1/ТЭЦ-2                            31

 

Таблица 3. Данные об изменении численности популяции водорослей в каждом пруду                            34

 


Указатель иллюстраций

 

Рисунок 1. Ранговое распределение обилия видов птиц в сыром жестколистном лесу Австралии                            30

 

Рисунок 2. Кривые выживания                            32

 

Рисунок 3.  Динамика численности трех видов китов в мировом океане. По оси ординат отложен индекс численности - число убитых китов на 1 тыс. судо-тонно-суток                                          32

 

Рисунок 4. Листья на стебле располагаются по спирали так, чтобы, не мешая друг другу, воспринимать солнечный свет. Сумма двух предыдущих шагов спирали, начиная с вершины, равна величине последующего шага, т. е. А + В = С, В + С = Д и т. д.                            33

 

Рисунок 5. Экспоненциальная зависимость численности популяции от времени при условии нелимитированного роста                            35

Рисунок 6. Ограниченный рост. Динамика численности жука Rhizopertha dominica в 10-граммовой порции пшеничных зерен, пополняемых каждую неделю. Точки – экспериментальные данные, сплошная линия - логистическая кривая                            35

Рисунок 7. Динамика численности водоросли Chlorella в культуре              36

Рисунок 8. Данные о заготовке пушнины в Северной Америке с 1845 по 1925 годы


Приложение 1

 

Charles Hall

Ecology

 

«Ecology is the study of environmental systems, or as it is sometimes called, the economy of nature. «Environmental» usually means relating to the natural, versus human-made world; the «systems» means that ecology is, by its very nature, not interested in just the components of nature individually but especially in how the parts interact. Ecology is technically an academic discipline, such as mathematics or physics, although in public or media use, it is often used to connote some sort of normative or evaluative issue as in something is «ecologically bad» or is or is not «good for the ecology». More properly ecology is used only in the sense that it is an academic discipline, no more evaluative than mathematics or physics. When a normative or evaluative term is needed then it is more proper to use the term «environmental», i.e., environmental quality or «environmentally degrading». Most professional ecologists are not terribly unhappy when ecology is used in the normative sense, preferring the wider public awareness of environmental issues today compared to the widespread ignorance of three decades ago. 

The subject matter of ecology is normally divided onto four broad categories: physiological ecology, having to do with the response of single species to environmental conditions such as temperature or light; population ecology, usually focusing on the abundance and distribution of individual species and the factors that cause such distribution; community ecology, having to do with the number of species found at given location and their interactions; and ecosystems ecology, having to do with the structure and function of the entire suite of microbes, plants, and animals, and their abiotic environment, and how the parts interact to generate the whole. This branch of ecology often focuses on the energy and nutrient flows of ecosystems, and when this approach is combined with computer analysis and simulation we often call it systems ecology. Evolutionary ecology, which may operate at any of these levels but most commonly at the physiological or population level, is a rich and dynamic area of ecology focusing on attempting to understand how natural selection developed the structure and function of the organisms and ecosystems at any of these levels…. <…>»

 

 

 

 

Чарльз Холл

Экология

 

Экология – это изучение экологических систем, или, как ее иногда называют, экономика природы. «Экологический» означает, касающийся естественного, противоположный миру, который создал человек; «системы» означают, что экология, по своей природе, не заинтересована частями  природы по отдельности, а в большей степени тем, как эти части взаимодействуют. Экология – научно-техническая дисциплина, как математика или физика, хотя публично или через средства массовой информации, часто используется для обозначения какого-то нормативного или оценочного вопроса, например «плохо с экологической точки зрения» или «хорошо в экологическом смысле». Более правильно экологии используется только в том смысле, как и научно-технические дисциплины, не более оценочная, чем математика или физика. Когда нормативный или оценочный термин необходим, то более правильным использовать термин «экологический», как «экологическое качество» или «экологическая деградация». Большинство профессиональных экологов очень недовольны, когда экология используется в нормативном смысле, предпочитая более широкую осведомленность общественности о проблемах охраны окружающей среды сегодня по сравнению с широко распространенным невежеством три десятилетия назад.

Предмет экологии, как правило, подразделяется на четыре основные категории: физиологическая экология , имеющая отношение к реакции отдельных видов к условиям окружающей среды, таких как температура и свет, популяционная экология , которая обычно сконцентрирована на изобилии и распределении отдельных разновидностей и факторов, которые вызывают такое распределение; экология сообщества, имеющая отношение к числу разновидностей, найденных в данном местоположении и их взаимодействиях, а также экосистемная экология, имеющая отношение к структуре и функции всего набора микробов, растений, и животных, и их неживой окружающей среды, и как части взаимодействуют, чтобы произвести целое. Эта отрасль экологии часто сосредотачивается  на энергии и питательных потоках экосистем, и, когда этот подход объединен с компьютерным анализом и моделированием, мы часто называем это системной экологией. Эволюционная экология, которая может работать на любом из этих уровней, но чаще всего на физиологическом или популяционном уровне, является богатой и динамической областью экологии сосредоточенной на попытке понять, как естественный отбор развивал структуру и функции организмов и экосистем в любом из этих уровней.

Информация о работе Использование математических методов в экологических исследованиях