模拟生态

模拟生态（精选10篇）

模拟生态 篇1

《2012中国环境状况公报》显示,2012年中国海洋环境质量近海海域水质一般,无机氮和活性磷酸盐为主要超标因子,劣四类海水比例为18.6%。近海海域水质恶化不仅制约了我国近海水产养殖业的健康持续发展,也会破坏水产养殖区及其邻近海域的生态环境。采用贝藻混养处理技术净化水产养殖废水的方法早在本世纪初就被一些专家学者提出[1,2];孙伟等[3]研究了对龙须菜在贝藻混养体系中的生态效应;申玉春等[4]设计了虾、鱼、贝、藻优化养殖结构及水质调控系统;胡海燕等[5]、韦玮等[6]分别就鱼藻混养和贝藻混养开展了研究;毛玉泽等[7]对大型海藻龙须菜对扇贝排泄氮、磷的吸收进行了详细的研究。研究结果表明,在富含氮、磷等营养盐的贝类养殖水体中混养大型海藻,不仅能显著降低水产养殖废水当中氮、磷营养盐的含量,而且能显著提高海藻的产量。

本文针对海湾扇贝和海带的混养进行模拟试验,并根据海湾扇贝和海带的生长情况、营养需要和净化效果等综合指标,初步确定海湾扇贝和海带的最佳养殖配比,旨在为今后应用大型海藻改善养殖区环境、建立贝藻混养综合生态养殖模式提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

海湾扇贝(Argopecten irradias)取自秦皇岛沿海养殖区,体重(31.8±0.5)g,体长(7.1±0.4) cm,试验前驯养7 d;海带(Laminaria japonica aresch)取自秦皇岛沿海养殖区海边,试验前在同一个养殖箱中暂养14 d;试验用水取自本院育苗室海水蓄水池。

1.2 试验设计

试验于2013年11月4日至12月23日,共进行了7周的模拟混养试验。试验共分5组,每组扇贝24只,A0 (对照组)为单养组,不放海带,A1、A2、A3、A4(试验组)为混养组,分别放海带1串、2串、4串、6串,海带称重前用滤纸吸干表面水分。除对照组外,其他试验组均设3个重复。各个养殖组中养殖生物的投放情况见表1。

试验在封闭式养殖环境中进行。试验容器为1 m×1 m×0.55 m的塑料养殖箱,养殖水体0.5 m3。海湾扇贝放置在3层养殖笼中悬挂于养殖箱中央,海带以绳挂法夹于箱壁,海带由离水面约10 cm处一直垂入箱底。养殖箱采用气泵充气,同时保持水体中贝类滤食的浮游生物分布均匀。扇贝肉湿质量约为71 g。

1.3 日常管理

试验期间,每周投喂饵料1次,饵料为小球藻(Chlorella vulgaris),每周投喂9×107个/mL饵料0.5 L。各养殖系统的饵料投喂量相同,并且检查养殖生物的存活情况,如发现有死亡扇贝,立即移出养殖容器。试验期间不换水,仅补充蒸发所失水分。

1.4 取样和测定

每天8:30-9:30观测水温、盐度、光照、pH、溶氧,每周测定养殖水体中COD及营养盐(TN、)的含量。COD用重铬酸钾法,用次溴酸钠氧化法,TN用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法,用抗坏血酸还原磷钼蓝法。养殖生物的生长情况在试验开始和结束时测定。

养殖生物的生长情况用特定生长率(SGR)比较:

式中:SGR—特定生长率,%;No、Nt—试验开始和结束时的鲜重,g;t—试验时间,d。

2 结果与分析

2.1 环境因子

试验期间,水温5.6～12.5℃,盐度32.2～33.2,pH 8.1～9.1,溶氧5.52～7.34 mg/L,光照度1 300～5 500 lx。

2.2 养殖生物的生长情况

表2为试验生物的生长情况,试验结束时,各组中扇贝的壳厚,干质量和软体部湿质量都较混养前有一定的增加,但从各组的增长量及特定生长率来看,混养组中扇贝的湿质量增加量和特定生长率较单养扇贝组略高,且具有较小的死亡率。混养组中,海带具有较高的生长速度,特定生长率的平均值为1.30%,其中A2组最高,为2.03%。试验期间水温、光照等环境条件都有利于海带的生长,可以大量吸收水体中的营养物质,藻体颜色由浅转深,水体环境中氮、磷等营养盐的浓度则降低。

2.3 COD和营养盐的变化

2.3.1 COD的变化

图1-A为各养殖组中COD的浓度比较。各养殖组中COD在2.44～12.45 mg/L之间,各养殖组间COD值差异较大,但变化趋势基本一致,都随时间的延长而增加。A0组的COD上升幅度较大,试验结束时为12.45 mg/L;而各混养组的上升幅度较小,试验结束时,A3、A4组的COD明显高于A1、A2组。分析认为,这可能与海带投放密度过大有关,因为海带在生长过程中不断地吸收水体中的有机质,但同时又通过自身的新陈代谢作用向水体释放有机质。

2.3.2的变化

图1-B为各养殖组中的浓度比较。试验前3周,A0组的含量随时间而增加,且上升幅度较大,但上升到0.66 mg/L后开始下降;A1组的含量变化情况与A0组相似,可能与A1组中海带放养密度较低有关;而A2、A3和A4各组的含量,前2周是一个波动上升的趋势,但浓度始终低于0.27 mg/L,随后开始下降,至第7周,A2组的浓度最低,为0.13 mg/L。

2.3.3 TN的变化

试验开始第1周各养殖组中的TN浓度变化不明显(图1-C),从第2周开始,A0、A1组的TN浓度变化比较明显,均呈持续上升趋势,其中A0组的TN浓度上升到第4周的最高值3.07 mg/L后,变化较为平缓;而A2、A3和A4各组的TN浓度从试验开始到结束变化都较平缓。至第7周,A0和A1、A2、A3、A4各组中TN的浓度分别为2.75、1.74、1.29、1.38、1.29 mg/L。

2.3.4的变化

各养殖组中的浓度前期增幅较明显(图1-D),2周后,A0组的浓度继续上升,但增幅逐渐减缓,自第0周的0.18 mg/L上升至第7周的0.55 mg/L;而其他混养组中的浓度2周后迅速下降,但下降的趋势逐渐放缓。说明2周后海带的吸附作用出现,开始吸收贝类排泄的营养盐。至第7周试验结束时,A1、A2、A3和A4各组中的含量分别为0.17、0.09、0.13和0.10 mg/L。

3 讨论

3.1 贝藻混养的互利机制

混养是将生存环境和食物需求互补的两种或多种生物按照适宜的养殖密度放养在同一养殖生态系统当中,从而实现水体环境和饵料资源的充分利用,达到保持养殖系统生态环境稳定的目的[8]。目前较多的是将龙须菜、石莼及海带等大型海藻与鱼[9]、虾[10,11]、贝[12]等混养在一起,以净化去除水产养殖废水当中的COD及氮、磷等营养物质。

在贝藻混养生态系中,滤食性贝类主要食物来源为有机碎屑和浮游植物,而其代谢产物中的含氮物质(以为主,次之,最少),为水体中混养藻类提供了丰富的氮源。混养大型海藻是滤食性贝类呼吸所需O2的提供者,也是环境中的主要吸收者。扇贝是一种海水双壳贝类,主要摄食有机碎屑和浮游植物,排放代谢废物,其氮的代谢终产物主要以的形式存在[13],这也正是前3周各养殖系统中氨氮上升较快的主要原因。

在各养殖组中,氨氮均呈先上升后下降的趋势,可能是由于氨氮不太稳定,易转化为NH3释放到空气中,也有可能是转化为其他形式的氮化合物。尽管本实验期间没有换水,但各混养组仍能保持良好的水质,扇贝生长率、壳厚增加量及海带生长率总体上高于AO组;而后期AO组水体中的COD、TN和含量远大于各混养组,养殖生物特定生长率低、死亡率高。

3.2 养殖生物之间的合理配比

将在生存环境与食物需求上互补的滤食性贝类与大型海藻以适宜的比例混养于同一养殖环境中,这一方面避免了同一混养生态系统中不同生物之间在营养物质、DO等方面的直接竞争及自身排泄物对彼此造成的损伤,同时也充分发挥混养生态系统中不同生物对营养物质不同需求的积极互补效应。胡海燕等[14]认为鱼藻混养比例控制在1:1时比较合理。藻类养殖密度过低,水体的氮、磷等营养盐含量较高;而养殖密度过高时,也会影响鱼类的正常繁殖、发育及生长。

本次试验共设计了4个混养密度组,水质分析结果表明,除A1组、TN和A3、A4组COD含量偏高外,其它混养系统水质指标差异不明显。相比较而言,A2组对的去除率最高,而A4组对的净化效果最佳,但从扇贝和海带生长的情况来看,A2组扇贝的湿质量增长量、特定生长率和壳厚增加量高于其它各混养组,死亡率较低,并且海带的产量较高。综合分析该结果表明,本实验条件下,A2混养组的放养密度比较合适,即扇贝和海带按1:1(贝肉湿质量:藻类湿质量)的放养密度比较合理。

模拟生态 篇2

1．（18分）

（1）“J”出生率大于死亡率

（2）①预实验个体差异对实验结果的干扰（实验结果的偶然性）

用丙酮同样处理红火蚁

②小工蚁否

（3）基因突变受有机磷农药污染

2.D 3.D4.D

5.（每空2分，18分）

（1）样方法，随机取样（降低取样误差）。

（2）水平。

（3）次生演替。

（4）捕食、竞争（缺一不得分），3、4（缺一不得分），b+d+e/a。

（5）土壤含水量与海档林相同、土壤肥力与灌草丛带相同（缺一不得分），A组长势显著强于B组。

6.D 7.C 8.D 9.C 10.C11.C

12.（18分）

（1）演替多样性捕食和竞争底栖动物

（2）化学246

模拟训练15环境与生态（三） 篇3

A. 1983年我国人口的出生率是1.862%

B. 某草原每公顷有10只黄鼠

C. 盐钩虾在5℃下后代雄性为雌性的5倍，而在23℃下后代雌性为雄性的13倍

D. 瓢虫的成群分布

2.关于生态系统的叙述，正确的是（ ）

A.生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大

B.生态系统中的信息传递对所有捕食者都必然是有利的

C.生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到的

D.生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越小

3. 在下图食物网中，a表示动物性食物所占比例，若要使鸟体重增加x，至少需要生产者量为y，那么x与y的关系可表示为（ ）

A. y=90ax+10x B. y=25ax+5x

C. y=20ax+5x D. y=100ax+10x

4. 将A、B两种单细胞生物分别放在两个容器中培养，得到图a所示结果。将这两种生物放在一个容器中混合培养，得到图b所示结果。从实验结果中可知，这两种生物的种间关系是（ ）

A. 竞争 B. 捕食 C. 互利共生 D. 寄生

5. 下列关于生态系统的叙述中，错误的是（ ）

A. 生态系统的结构由非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者组成

B. 生态系统中的能量最终都以热量形式散发到大气中

C. 森林生态系统的自动调节能力大于草原生态系统

D. 生态系统的物质循环是通过食物链、食物网这种渠道进行的

6. 下图为野生绵羊种群在1800年早期被引入某岛屿后种群数量变化。下列对1850年前种群数量增长方式的判断及1850年后种群数量变化趋势的理解与分析正确的是（ ）

A. S型种群将超过K值，因为在1850年以后，种群数量呈现波动状态

B. J型1850年后趋于稳定，因为主要受密度制约因素的凋节

C. S型种群数量趋向灭绝，因为在1930年出现了种群“爆炸”

D. J型受非密度制约因素的调节，因为种群大小每10年呈现快速下降趋势

7. 某岛屿有海底火山喷发形成，现已成为旅游胜地，岛上植被茂盛，风景优美。下列叙述不正确的是（ ）

A. 该岛屿不同地段物种组成上的差异是群落水平结构的体现

B. 该岛屿形成后最初进行的群落演替属于次生演替

C. 旅游可能使岛上的群落演替按照不同于自然演替的速度进行

D. 该岛屿一定发生过漫长的群落演替过程

8. 下列调查活动或实验中，实验所得到数值与实际数值相比，可能偏大的是（ ）

A. 标志重捕法凋查池塘中鲤鱼的种群密度时，部分鲤鱼身上的标志物脱落

B. 探究培养液中酵母菌种群数量时，从试管上层吸出培养液汁数且没有震荡试管

C. 调查土壤小动物丰富度时，用诱虫器采集小动物没有打开电灯

D. 样方法调查草地中的蒲公英时，不统计正好在样方线上的个体

9. 下图表示某物种迁入新环境后，种群增长速率随时间的变化关系，在t1时经调查该种群数量为N，下列有关叙述正确的是（ ）

A. 在t2时种群个体的数量与在t0时种群个体的数量相等

B. 在t0～t2时间内，种群数量呈“S”型增长

C. 该种群在此环境中的环境负荷量约为N

D. 在t1～t2时，该鱼的种群数量呈下降趋势

10. 对某地区新引入的一种鸟的种群增长速率[增长速率=（出生率-死亡率）/时间]1～7年的调查研究，得到的数据。下列对该鸟种群描述正确的是（ ）

A. 种群的年龄结构是稳定型

B. 种群的数量呈“J”型增长

C. 种群密度是制约种群增长的因素之一

D. 第3～4年中种内斗争最激烈

11. 群落演替的过程中，不可能的是（ ）

A. 群落演替主要有初生演替和次生演替两种类型

B. 在群落演替过程中，不同时期群落中的优势种群在发生更替

C. 发生在裸岩上的演替过程：裸岩阶段→地衣阶段→苔藓阶段→草本阶段→灌木阶段→森林阶段

D. 人类活动对群落演替的影响与自然演替的方向、速度基本相同

A. 建立自然保护区，改善其栖息环境，可使K值提高

B. 对该种群密度的取样调查可以采用样方法和标志重捕法

C. bc段种群增长率逐渐下降，出生率大于死亡率

D. 比较曲线Y与曲线X表明自然状态下种群无法超出理想状态下的最大增长率

13. 下列有关生态系统能量流动的叙述，正确的是（ ）

A. 兔子吃了1公斤的草，则这1公斤草中的能量就流入到了兔子体内

B. 一只狼捕食了一只兔子，则这只兔子中约有l0%—20%的能量流入到狼的体内

C. 生产者通过光合作用合成有机物，能量就从无机环境流入到生物群落

D. 生态系统的能量是伴随物质而循环利用的

14. 下图表示某农田生态系统一年中CO2的释放和消耗状况，其中各数字序号表达的含义分别为：①生产者呼吸释放量；②分解者呼吸释放量；③消费者呼吸释放量；④生产者光合作用消耗总量。有关叙述正确的是（ ）

A. 流经该农田生态系统的总能量可用④表示

B. ②的量越小，说明该农田生态系统施用的有机肥料越多

nlc202309030810

C. 消费者同化作用的大小可用③表示

D. 该农田生态系统一年中CO2的释放量与消耗量相等

15. 以下关于生态系统的叙述中，正确的是（ ）

A. 进入第一营养级的能量一部分储存在有机物中，一部分经过呼吸以热能形式散失了

B. 能量流动与物质循环均可以单独进行

C. 成分包括生产者、消费者和分解者

D. 生态系统的营养结构是食物链，但是不包括食物网

16. 下列关于生态学问题的叙述中不正确的是（ ）

A. 大力植树造林，改善能源结构，提高能源效率，是缓解温室效应的最佳途径

B. 被有机物轻度污染的流动水体中，距排污口越近的水体中溶解氧越多，N、P等无机盐也越多

C. 保护生物多样性，是维持生态系统稳定性的措施之—，体细胞克隆等为之提供了技术支持

D. 当水和土壤被重金属污染时，营养级越高的消费者体内的重金属含量越高

17. 2009年哥本哈根世界气候大会所倡导的低碳生活获得普遍认同，大气中CO2过多与碳循环失衡有关，根据下图做出的判断不正确的是（ ）

①增加自养生物种类和数量有利于降低大气中的CO2含量

②大气中CO2的增加主要与异养生物b的数量增加有关

③该生态系统中的自养生物与所有异养生物构成了生态系统

④该图能表示物质循环过程，不能准确表示能量流动方向

⑤图中少一个箭头，异养生物a指向无机环境，异养生物b的代谢类型不一定相同

A. 一项 B. 两项 C. 三项 D. 四项

18. 微山湖是山东境内的一个面积较大的湖泊，二十年前这里是碧波万顷、鱼儿满湖、野鸭成群，还有“接天莲叶无穷碧，映日荷花别样红”的美丽景象。二十年来，湖区四周县市的工业快速发展，城市居民急增，因而大量的工业废水、生活废水、垃圾涌入该湖。湖水变得不仅很浑浊，而且腥臭难闻。据有关专家说，近几年来，微山湖中已消失了一些物种，例如，四鼻孔鲤鱼、野鸭、水螅等。上述的现象说明的道理主要是（ ）

A. 环境污染是破坏生物多样性的重要原因

B. 掠夺式的开发是破坏生物多样性的主要原因

C. 外来物种入侵破坏了生物多样性

D. 环境教育缺乏是破坏生物多样性的根本原因

19. 下图表示A、B两个特殊生态系统的能量金字塔。下列有关解释正确的是（ ）。

①吃玉米的人所获得的能量比吃牛肉的人获得的能量多 ②能量沿食物链单向流动，传递效率随营养级的升高而逐级递减 ③若A和B中玉米的数量相同，A能养活10000人，则B最多能养活2000人 ④若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则A中的人比B中的人体内污染物浓度低

A. ①③④ B. ①②③ C. ①②③④ D. ③④

20. 下列有关生态学原理或规律的叙述，正确的是（ ）

A. 蜜蜂找到蜜源后，通过跳圆圈舞向同伴传递信息，这属于物理信息

B. 低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡

C. 生态系统中的能量流动和信息传递都是单向的

D. 森林生态系统具有调节气候的能力体现了生物多样性的直接使用价值

21. 如图表示生态系统中各成分之间的联系。

①图中能构成群落的是 （填字母）。

②流入D的总能量小于F获得的总能量，主要原因是F获得的能量除了被自身呼吸消耗以及未被利用外，还有部分能量被 （填生物成分）所利用。

③若D还能以E为食物，则B的数量会 （填“增加”或“减少”或“不变”）。

④若图表示冬季某温带森林生态系统的碳循环，进入A的二氧化碳总量为M，由A进入E的二氧化碳量为N，则M和N的数量关系为 。

（2）下表是五个种群在一个相对稳定的水域生态系统中所含有的总能量和污染物X的平均浓度。已知水中X的质量分数为0.003mg/L，请分析说明：

若每一种生物都可被相邻的下一个营养级的所有生物捕食，请你用箭头表示出这个生态系统的营养结构： 。

22. 薇甘菊是多年生藤本植物，能攀爬树冠迅速生长，繁殖能力强，植株覆盖密度大。薇甘菊入侵后，以其入侵点为圆心向外扩散，划分出薇甘菊入侵区、群落交错区和本土植物区三类样区。在入侵区，薇甘菊覆盖度大于90%，入侵年龄在5年以上；群落交错区，薇甘菊与当地植物竞争生长，薇甘菊的覆盖度在10%～30%，入侵年龄在3年左右；本土植物区没有薇甘菊生长，优势种群为本土植物类芦，其覆盖度大于80%。读下表分析回答：

（1）从表中数据可知，在不同样区捕获到的中小型土壤动物个体数量不尽相同，动物个体数量最多的样区是 。薇甘菊入侵后对中小型土壤动物的 变化影响不大，而对土壤中动物的 变化影响较大。

（2）在该生态系统的成分中，薇甘菊属于 ，土壤中的小动物属于 。

（3）薇甘菊入侵5年后，本土植物成片枯萎死亡的主要原因是 ，植物大量死亡会使该生态系统中 的数量增加。因薇甘菊入侵引起的一些物种取代另一些物种等的一系列变化称 。

23. 下图中甲图表示一个海滩湿地生态系统中部分生物的食物关系。请据图回答问题：

[沼蟹][蜘蛛][线虫][藻类][大米草][食草虫][ 螺 ][细菌][个体存活数][一龄幼虫][二龄幼虫][三龄幼虫][四龄幼虫][卵][蛹成虫][甲乙][丙]

nlc202309030810

（1）在该生态系统中，既是分解者又可作为消费者食物的生物是 。

（2）请根据甲图中的生态系统，写出乙图中能量金字塔各营养级的所有生物名称

（3）有人研究该生态系统中食草虫个体存活数与发育期的关系，结果如丙图所示。从中可推知食草虫死亡率最大的时期是 。

（4）沼蟹会破坏大米草根系，土壤中的磷可促进藻类生长。若在食草虫幼虫期喷洒只杀死该虫的含磷杀虫剂，则蜘蛛数量将 。一段时间后大米草数量不增反降，造成此结果的可能原因是大米草死亡导致细菌数量增加，通过甲图的 食物关系，引起沼蟹数量增加；同时因含磷杀虫剂的使用，导致藻类数量增加，通过食物链 也会引起沼蟹数量增加，从而造成大米草数量不增反降。

（5）上述事实说明，人类活动会引起生态系统中生物种类减少，从而导致生态系统的自动调节能力 ， 容易受到破坏。

24. 分析下面碳循环示意图并据图回答问题：

[尸体][尸体][碳化][动物][绿色植物][化石燃料][水圈][大气圈][岩石圈]

（1）从微观上看，过程①是在细胞内 中进行的；过程③主要是在细胞内 中进行的。

（2）岩石圈中的碳以 形式储存，故不直接参与碳循环。水圈中碳的存在形式是 。

（3）由图中可见，碳循环带有 性，属于气体型循环。

（4）碳从无机环境中进入生物群落的途径①是 ，除此之外，某些特殊的生态系统还可通过 进入生物群落；②表示的是 关系，其②内部之间还可存在 关系；④表示 。

（5）参与过程④的生物的新陈代谢类型是 ，它们与同区域中的动植物共同构成了 。

（6）如果大气层中的CO2增多，则产生 ，效应。

（7）从上图可知，减缓温室效应的关键措施是：

（8）碳循环的进行伴随着 ，但由于生物体不能在代谢中利用 ，因而能量流动具有 的特点。

25. 下图a为某地建立的人工生态系统示意图，图b为该生态系统中四个种群和分解者的能量相对值，图c表示某种鱼迁入此生态系统后的种群数量增长率随时间的变化曲线。请分析回答下列问题：

（1）在一个人工生态系统中最基本的生物因素是 。要使人工生态系统长期稳定发展，除了有稳定的能量来源外，各种生物的 要保持相对稳定。

（2）蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过 的作用后可被桑基、蔗基所利用。蚕粪中的氨经过 的作用形成的 可被植物利用。

（3）根据图b信息，请绘制由甲、乙、丙、丁4个种群形成的食物网简图。

（4）在图c中t1时该种群的年龄组成可能为 型。若在t2时种群数量为K，为了保护这种鱼类资源不受破坏，以便持续地获得最大捕鱼量，应使这种鱼的种群数量保持在 水平，因为此时 。

川西林盘生态微气候数值模拟分析 篇4

计算流体力学 (Computational Fluid Dynamics) 是通过计算机数值计算和图像显示, 对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。本文通过CFD仿真模拟技术对川西林盘的温度、风速进行数值模拟分析, 为研究川西林盘的生态微气候特征提供了直观且可靠的参考, 同时为优化川西林盘的规划模式提供了思路。

一、研究区域概况与研究方法

1. 研究区域概况

川西林盘是分布在成都平原上集生产、生活和景观于一体的复合型居住环境形态, 林、水、宅、田是其主要景观要素, 其空间布局在一定程度上影响着建筑的室外气候环境。本研究主要选择分布在成都第二圈层的典型林盘村落进行模拟分析。

2. CFD数值模拟方法

CFD可以有效解决气流运动等问题, 尤其是能有效地模拟热环境、风速等的空间扩散状态, 满足了对城市生态环境质量的研究要求。本文利用Fluent软件下的Airpak, 对林盘形态特征显著的成都市郫县友爱镇龙溪村进行了温度场和风速场的数值模拟分析。模拟中, 根据林盘下垫面空间信息建立了三维数字模型。利用林盘周边环境的气象数据对模型进行参数化设计, 应用模型模拟林盘内部的大气流场运动, 计算风环境以及地表温度分布情况等问题。

二、林盘气候环境数值模拟分析

图1为龙溪村地表温度CFD模拟结果, 可以看出: (1) 5℃~6℃的区域, 包括局部的田地, 植物生长状况差, 地表大面积暴露在阳光下使地表温度偏高; (2) 4.75℃~5.5℃的区域, 包括大面积的田地、林地和建筑区, 该区域植物生长良好, 占下垫面的比例较高, 植被的蒸腾作用消解部分的热量, 且建筑密度较低, 因此地表温度较低; (3) 4℃~4.75℃的区域, 包括水体和一些密林区。由于水体本身温度较低, 热容量大, 水面的蒸发吸收大量热量。而密林区, 植被覆盖率极高, 吸收大量热量, 此种下垫面在环境气候中起到了调节和平衡高温的作用。

图2为龙溪村风速CFD数值模拟结果, 从中我们可以看出: (1) 3.995 150~5.326 87 m/s的区域主要分布在林盘外围的大片田地的中部, 植被的遮挡作用较小, 空间空旷, 风速较高; (2) 1.997 58~3.995 150 m/s的区域主要分布在林盘外围田地和林地的边缘, 受农作物和林地的遮挡作用, 风速降低;3.0~1.997 580 m/s的区域主要集中在林盘内部建筑及其周边的林地, 受外围田地和林地的阻挡作用, 自然风逐渐减弱直至为零。

三、生态规划对策分析

通过对林盘内部的温度场和风速场数值模拟结果的分析, 得出了影响林盘内部气候环境的关键因素, 并提出了相应的生态规划策略。

1. 林地

树种应以落叶乔为主, 夏季阻挡太阳辐射并进行蒸腾作用降温, 冬季落叶后可使太阳直射建筑。

2. 田地

尽量使农田四季都有农作物生长, 加强地表的绿化覆盖率, 利用植物的光合作用和蒸腾作用调节气候状况。

3. 水

建筑群的布置尽量邻近水域并且可以引水渠进各家院落, 利用水的作用调节院落的微气候。

4. 建筑

合理布置建筑群落, 使林盘内形成良好的风场。同时改善建筑与林田的关系, 尽量使建筑处于有利的环境位置。

四、结语

本文以成都市第二圈层郫县龙溪村为例, 通过CFD仿真模拟, 分析了龙溪村在冬季主导风向影响下的气候环境状况, 并总结出了林盘的生态气候环境问题, 提出了改善林盘气候环境问题的具体策略, 为优化林盘规划模式提供了参考。

作品欣赏

参考文献

[1]叶欣, 蒋修英, 沈国民.Airpak软件在气流组织领域的应用[J].应用能源技术, 2006.

成考专升本生态学模拟题及答案 篇5

名词解释

1. 优势种：指群落中对群落的结构和群落环境的形成有明显控制作用的物种。

2. 频度：群落中某种植物出现的样方占整个样方数的百分比，表示物种的个体在群落地段分布的均匀状况。

3. 群落交错区：又称为生态交错区或生态过渡带;是两个或多个群落之间(或生态地带之间)的过渡区域。

4. 多度：植物群落中物种个体数目多少的一种估测指标。

5. 排序：把一个地区内所调查的群落样地，按照相似度来排定各样地的位序，从而分析各样地之间及其与生境之间的相互关系的数量分析方法。

6. 演替系列：在同一地段植物群落演替过程所经历的顺序出现的群落系列称为演替系列。

7. 顶极群落：演替系列的最后阶段的群落，是演替系列中的一个阶段。

8. 生态型：同一生物的不同个体群，由于分布地区的间隔，长期接受不同环境条件的作用和影响，趋异适应的结果不同个体群之间产生分异并在遗传上固定下来，这种不同的个体群的称为生态型。

9. 生活型：不同种类的生物生长在相同的生境条件下，形成相同或相似外貌的物种群被归并为同一生活型。

10. 建群种：在群落形成过程中作用最大的种称为建群种，一般优势层的优势种为建群种。

11. 原生裸地：指从来没有植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被，但被彻底消灭了的地段。

模拟生态 篇6

关键词：空间模拟,人类活动强度,生态脆弱区,宁夏回族自治区

盐池县、同心县、红寺堡区地处宁夏中部干旱带, 属于我国主体功能区划中的限制开发生态区, 生态环境脆弱且敏感[1]。近年来, 随着经济社会的快速发展以及退耕还林还草、生态移民等工程的不断推进, 大规模的人类活动深度扰动着生态环境的自然演变[2], 地表景观格局快速变化, 水土流失、土地退化等一系列问题频发。定量评价该地区的人类活动强度, 分析研究区生态环境退化原因, 对促进区域的可持续发展具有重要意义[3]。

人类活动强度是指一定面积的区域受人类活动的影响而产生的扰动程度[4], 是表征人类活动对陆地表层影响程度的综合指标[5]。但由于人地关系的复杂性及人类活动的主观性等特点, 定量评价人类活动强度具有相当难度[6]。纵观以往的研究成果, 国内外学者主要从2个方面进行研究:一是基于经济社会统计数据, 以行政区划为基本评价单元建立指标体系定量表达人类活动强度[2,6,7]。二是基于地理信息数据, 运用GIS等软件对区域人类活动强度进行空间模拟[8,9,10,11]。

本研究以宁夏中部干旱带的盐池县、同心县、红寺堡区为研究对象, 综合运用遥感数据、统计数据、地理信息数据, 采用GIS空间插值、缓冲区分析、空间叠置法等方法, 通过构建人类活动综合指标, 定量评价研究区人类活动强度, 旨在摸清人类活动强度的空间差异, 并探索影响人类活动强度的驱动因素, 以期为研究区组织合理的人类活动提供一定理论依据, 从而为生态环境建设和修复提供相应科学参考。

1 研究区概况

同心县、盐池县、红寺堡区地处我国西北内陆, 黄土高原和干旱风沙区的过渡地带 (105°31′~107°45′E, 37°11′~38°10′N) , 是宁夏中部干旱带的典型生态脆弱区。国土面积1.76万km2, 共辖22个乡镇, 2013年总人口65.25万人。地处毛乌素沙地和腾格里沙漠的边缘, 地形南高北低, 东高西低, 海拔1 100~1 600 m。在地质构造上属于鄂尔多斯台地, 南部地形以黄土丘陵沟壑区为主, 北部地形以丘陵台地为主。年均气温10.4℃, 降水量126~225 mm, 生产方式以种植业和畜牧业为主, 二、三产业相对落后。该区生态环境脆弱, 生态稳定度低, 水土流失、土地沙化、土壤盐渍化等问题严重。自“十一五”规划以来, 该区域通过退耕还林 (草) 、跨区域生态移民和县内生态移民等方式, 逐步调整人口空间分布, 改变生产生活方式, 人类活动作用强烈。

2 研究方法与数据来源

2.1 评价指标体系构建

2.1.1 指标体系构建原则。

指标体系的建立是描述人类活动强度的关键。因子指标应按照以下原则进行甄选: (1) 科学性原则, 选取的各主因子保持相互独立和稳定, 避免重复和高度相关; (2) 系统性原则, 主因子指标选取尽可能系统完整, 能反映各种人类活动的过程、结果、强度, 不遗漏; (3) 针对性原则, 选取指标针对研究区的实际状况, 考虑研究区的自然禀赋及人类活动特点, 使研究结果能更准确地切合研究区实况; (4) 数据可获得性原则, 保证选取指标数据获取容易、数据分析客观可信。

2.1.2 指标体系构建。

目前, 对于人类活动强度的评价, 学术界尚未形成一个统一的指标体系。从现有的研究来看, 对于人类活动的定量表达与空间模拟研究, 皆只是从人类活动本身出发, 很少考虑人类活动的基础即自然环境对人类活动的影响, 具有较好自然禀赋的地区会对人类活动起到缓冲作用, 而自然禀赋较差的地区, 人类活动所产生的效果会被明显放大[4]。生态脆弱地区, 生态环境具有稳定性差、自然恢复能力弱等特点[1], 面对人类活动的干扰更为敏感, 自然本底环境应作为影响人类活动强度的一个重要因素来考虑。基于此, 本研究从系统论“输入-系统-输出”角度出发, 最终形成了人类活动基础、人类活动方式、人类活动结果三大结构8项指标的评价指标体系 (表1) 。指标权重的确立作为评价人类活动强的另一个关键点, 鉴于各项指标对区域人类活动强度的影响程度不同, 本研究采用专家打分法对各项指标的权重进行赋值。

2.2 理论方法

2.2.1 数据空间化与分级。

考虑到人口分布及城镇化率, 围绕行政中心且随着距离的增加密度减小, 以行政中心所在地进行反距离权重插值;农民人均纯收入及亩均粮食产量以乡镇区域提取质心进行反距离权重法插值;统一设为30 m×30 m的栅格, 用自然间断点分级法分为5类, 从小到大分别赋值为1、3、5、7、9。坡度分级主要考虑对农机作业的限制作用, 随着坡度增大, 作业质量下降。中小型四轮机作业的临界坡度为15°, 在<6°的坡地上作业最为适宜[12]。因此, 将坡度分为0~6°、6~15°、15~25°、25~35°、35~90°5个级别。高程分级主要考虑在不同高程带人类生产方式的不同, <500 m一般为粮食作物种植区, 500~800 m为旱作和果树种植区[13], 800~1 500 m为农林交错区, 1 500~2 100 m为林牧交错区, >2 100 m则是牧林交错区[14]。交通活动强度参考胡志斌[8]的各级别的道路影响力值, 对不同级别的道路做缓冲区分析。土地利用方式分级主要参考程淑杰[15]的人类活动对中部干旱带不同土地利用方式的干扰强度系数 (表2) 。

2.2.2 空间叠加。

对人类活动基础、人类活动方式、人类活动结果3个方面的指标采用权重加权法进行综合评价, 得到宁夏中部典型生态脆弱区人类活动强度的定量化指数, 建立叠加模型, 获得人类活动总强度。计算公式如下:

式 (1) 中:H为最终计算所得人类活动强度指数;i=1、2、3分别代表人类活动基础、方式、结果3个方面;wi为3个方面权重值;m代表第i个方面的指标个数, uim代表第i个方面的第m个指标, wim代表其权重。

2.3 数据来源与数据处理

统计数据来源于2013年宁夏乡镇经济社会基本情况手册;土地利用数据来源于2013年三县7—8月, 分辨率精度在30 m×30 m的TM影像解译;地形数据来源于精度为0.1 m的宁夏数字化高程图;交通数据来源于宁夏回族自治区资源环境地图集1∶1 200 000的交通地图, 在Arcgis10中投影配准裁剪, 然后矢量提取相应的交通数据。本研究以30 m×30 m栅格为基本计算单元, 结合GIS空间插值、缓冲区分析、空间叠置法, 对研究区人类活动进行定量化和空间化表达, 研究技术路线如图1所示。

3 结果与分析

将以上各指标图层进行空间叠加, 形成宁夏中部干旱带人类活动强度空间图 (图2) 。

3.1 人类活动强度主因子分析

从人类活动基础 (图2a) 可以看出, 研究区地势南高北低, 南部丘陵沟壑区的麻黄山乡、马高庄乡、豫旺镇、张家塬乡、田老庄乡等地, 受到地形限制, 人类活动的基础较弱, 南川乡境内由于罗山自然保护区的存在, 属于禁止开发区域, 受人类活动影响很小;北部的高沙窝镇、花马池镇、冯记沟乡、惠安堡镇、太阳山镇、韦州镇、下马关镇、河西镇、丁塘镇、豫海镇及清水河沿线地势相对平坦, 资源禀赋条件优越, 为人类活动的开展提供了便利条件。

从人类活动方式 (图2b) 来看, 王乐井乡、红寺堡镇、河西镇、丁塘镇等地地势相对平坦, 且靠近灌区干渠, 以发展灌溉农业为主, 小麦、玉米、胡麻、向日葵等作物大面积种植, 粮食产量相对较高。而地处黄土丘陵区的麻黄山乡、同心县南部的张家塬乡等地区, 水资源相对短缺, 以旱作农业为主, 广种薄收, 人均土地面积大, 耕作方式简单, 粮食产量低。

从人类活动结果 (图2c) 来看, 花马池镇、豫海镇、红寺堡镇作为盐池县、同心县、红寺堡区的中心城镇, 是各县政治、经济、文化中心, 交通相对发达, 其对周边地区的辐射作用较明显, 城镇化程度高, 人口密度大, 农民人均纯收入高;冯记沟乡、王乐井乡、青山乡、麻黄山乡、张家塬乡、马高庄乡及田老庄乡部分区域, 恶劣的生态环境限制了区域的发展, 经济落后, 农民人均纯收入低, 且作为生态移民的主要迁出区, 该区域人口密度不断降低, 人类活动作用不断减弱。

3.2 人类活动强度分析

人类活动强度是由人类活动基础、人类活动方式、人类活动结果等多重因素共同作用的结果, 将3个图层进行空间叠加, 并采用自然间断点分级法将研究区划分为5个等级:人类活动极强烈区、人类活动强烈区、人类活动较强区、人类活动一般区和人类活动弱区。根据分析, 得到人类活动强度空间分布图 (图2d) 。

人类活动极强烈区主要包括豫海镇、丁塘镇、河西镇、红寺堡镇、花马池镇及太阳山镇西北部分。其中豫海镇、花马池镇、红寺堡镇分别作为同心县、盐池县、红寺堡区的县城所在地, 是人口、社会经济活动的主要集中区域;而河西镇、丁塘镇位于固海扬黄干渠沿线, 粮食总产量占到同心县粮食总产量的40%, 丁塘镇人口密度高达238.54人/km2, 农业活动强度高;太阳山镇西北部由于临路、近水, 很多移民安置点集聚于此, 这几个区域自然条件优越, 农业生产力水平较高、人口密集, 是人类活动作用的极强烈区。

注:a为人类活动基础;b为人类活动方式;c为人类活动结果;d为人类活动强度。

人类活动强烈区主要包括国家级、省级干线沿线地区, 王乐井乡东部、韦州镇大部分区域、惠安堡镇中部、王团镇北部。交通干线为区域经济社会发展提供了强有力的支撑, 干线周围亦为人类活动频繁区域, 交通活动强度高。

人类活动较强区主要包括南川乡除罗山的大部分区域、下马关乡、大河乡大部分区域、惠安堡镇南部与北部区域。下马关乡城镇化率较高, 为31%, 土地利用方式主要为耕地, 人类活动扰动系数较大, 人类活动较强, 大河乡属生态移民迁入区, 大规模人口的移入和居民点的建设, 较强的人类活动符合该区域的实际情况。

人类活动一般区主要包括南川乡的罗山区域、大水坑镇、青山乡南部、冯记沟乡。南川乡罗山区域人类活动受到地形限制、土地利用方式主要为草地, 人类活动扰动小, 大水坑镇注重油气产业发展, 对土地依赖性小, 冯记沟乡土地沙化严重、恶劣的自然环境限制了人类的生产生活强度。

人类活动弱区主要包括马高庄乡、豫旺镇、张家塬乡及麻黄山乡、韦州及下马关东部区域。马高庄乡、豫旺镇、张家塬乡主要土地类型为草地, 无大型交通干线、人口密度低、城镇化率低、农民人均纯收入低, 加之水土流失严重, 为“十二五”生态移民规划中的迁出区, 麻黄山乡由于自身人口密度低, 土地利用方式以草地为主, 同时在向盐池县西北部地区进行移民, 受退耕还林 (草) 工程的影响, 人类活动较弱。

4 结论

将传统的以统计数据为基础的综合评价方法和以空间数据为基础的空间模拟方法综合运用到人类活动强度的评价当中, 并创新性地将自然环境条件纳入到影响人类活动强度的作用指标体系当中。并对宁夏中部典型生态脆弱区人类活动强度进行空间模拟, 其结果与研究区域的实际情况较为相符。

模拟生态 篇7

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 模拟人工湿地系统

人工湿地的基质是植物生长的重要载体, 是湿地内所有生物和非生物的储存库。它把发生在湿地内部的过滤、沉淀和吸附污染物等作用连成一个整体, 通过文献查找比较分析选出两种模拟人工湿地的基质, 分别为沸石和黄沙, 其投放比例为沸石:黄沙=1:1。沸石的一般化学式为:AmBpO2p·n H2O, 通常沸石可以作为水质处理剂。沸石由于内部有很多的孔径、均匀的管状孔道和内表面积很大的孔穴, 因而具有独特的吸附、筛分、交换阴阳离子以及催化的性能。

1.1.2 植物的筛选

人造湿地由水生植物组成, 是很重要的配置成分, 可以吸收污水中的污染物, 对污水的净化影响很大。由此可知, 对于氮的去除, 植物也起了十分大的作用。研究证实:湿地植物选用菖蒲、芦苇会对对总氮的去除率要好一些;选用臭蒲和香蒲对总氮的去除效果略低一点;总氮的去除成效最差的一个是大红草。水生植物能够通过汲取污水中的物质以备自需, 并且通过分解转化后的物质能被微生物所使用。另外, 氧的量会影响湿地的处理效果。水生植物能将90%的氧气运到根部, 以加快微生物的硝化作用为目的, 从水中除去氮。本次实验根据实际情况选定了3种人工湿地植物, 分别为水葫芦、香蒲、美人蕉。

1.1.3 实验仪器及试剂

实验所使用仪器有日本岛泽紫外可见分光光度计 (型号为Uvmimi1240) ;德国耶拿总氮分析仪 (型号为multi N/C®2100) ;自制垂直流湿地装置如图1所示, 垂直流湿地模拟装置的构造为透明有机玻璃柱。首先, 柱子统一用内径15cm, 高为45cm的透明有机玻璃柱, 在圆柱的下方有1个突出的小管, 为出水口, 出水口连接1根胶管。试剂有分析纯过硫酸钾、分析纯抗坏血酸、分析纯钼酸盐。

1.2 实验方法

1.2.1 采样

从实验装置的出水口采取样品, 每个取50m L, 供测试总氮、总磷、生化需氧量以及酸碱度。

1.2.2 污水的配制

污水配比:污水配比执行国家《生活污水排放标准》 (GB 18918-2002) 一级A标, N浓度15mg/L, P浓度0.5mg/L.

1.3 实验步骤

1.3.1 总磷的测定

样品溶解后进行分光光度测量, 调节分光光度计 (调零, 调波长) , 在波长为700nm处, 进行测试, 并记录下读数。

1.3.2 总氮的测定

使用总氮分析仪根据测量总氮, 按照ISO/TR11905-2, 用氨基乙酸检查方法的氧化能力。

2 实验结果与分析

2.1 模拟人工湿地出水TN的分析

由图2可以明显看出总氮的变化, 其中可以得知不同的植物对氮的去除效果不同, 美人蕉>混合>香蒲>水葫芦>空白。通过参考其他研究者的结论发现, 混合种植的总氮的处理效果要优于单一植物种植对总氮的处理, 和本次实验结果有所偏差, 考虑到可能是因为植株大小有所差异, 混合的植物植株较小, 另外实验用的透明的有机玻璃柱, 横截面积不够大, 水葫芦遮挡了部分阳光, 阻挡了空气的进入, 是其他植物生长受到了阻碍, 对总氮的去除率没有达到原本的效果。水葫芦因为面积较大不能很好地进行物质交换, 使得氮的去除率偏小。因为美人蕉的根系发达并且最早的适应了这个小的生态系统, 才使得除氮的效果明显高于其他的植物。

2.2 模拟人工湿地出水TP的分析

由图3可知, 总磷的去除效果从大到小排列分别是:美人蕉>混合>水葫芦>香蒲>空白。从图3中可以看出总磷的含量有所波动, 有增有减, 但最终趋于减少的状态, 说明这3种植物不管是单一的种植还是组合的种植对总磷都有去除的效果, 没有种植物的系统, 总磷的含量也有所降低主要是沸石起到了一定的吸附作用, 才使得总氮的含量也有少许减少。

3 结论

3种植物对氮的利用率, 去除率都和时间呈负相关的关系。其中美人蕉>混合>香蒲>水葫芦>空白, 且美人蕉的去除率较稳定。

参考文献

模拟生态 篇8

一、曲终情未了

在平时上课的过程中, 我们总能时不时地感受到一堂课或是一个单元的内容该上的也已经上完了, 学生也获得了相应的感知和体验, 但在教者心中似乎总有“曲终情未了”之感。或愉悦, 或沮丧, 或狐疑, 或喜忧参半, 个中知味, 很难说清。如本人在执教浙教版五下《生物与环境》单元中, 希望学生经历一系列有关生态系统有结构的持续活动的过程, 形成一种科学地看待生命世界的观点, 其结构是这样安排的:认识“花丛”——建造“生态瓶”——认识“沙尘暴”——保护“野生生物”。让学生从观察认识小生态的局部环境, 到模拟建造“生态环境”, 进而扩展到对大自然真正的生态环境的保护。教材希望学生通过对生物与环境之间关系的扩展认识, 加深对人类生活环境的认识和理解, 认识到地球是人类的栖息地, 进一步强化保护地球环境的意识。从单元教学目标来看, 重点是让学生建构一种健康的保护环境、保护生物的观念。其难点是以经历生态瓶的建造、观察和改变控制条件为线索进行的探究活动。曾清晰地记得几年前在上这个单元时孩子们建设的生态瓶的情景, 有的孩子为了完成任务而建设生态瓶, 敷衍其事;有的孩子干脆直接从市场上买一个应付了事, 在课内展示一下就不去护理了;有的孩子虽然建设了生态瓶, 但是随着生态瓶内环境不断恶化, 水臭了, 植物死了, 动物死了, 结果就把生态瓶随之丢弃了, 模拟建设生态瓶的学习内容结束了, 单元学习也相继结束了, 任务也看似完成了, 但总感觉有很多未了之情, 如何让孩子们学过这一单元后明白保护生态平衡、生态环境的重要性?如何让他们从心理上到行动上真正养成一种呵护生命的习惯?如何进一步认识到“尊重生命”的重要性?……这一系列疑问带给了我们深深的思考。又逢这个单元的教学, 经过酝酿, 本人试度改变以前的教学方法, 把目标定位在“建造一个尽可能持续长时间的生态瓶”层面上, 让学生通过经历生态瓶的建造、控制实验条件, 改变生态瓶的环境等过程进行观察, 以达到更为理想的教学效果。

二、过程显价值

新的科学课程注重学生学习兴趣的激发和探究能力的培养, 而兴趣和能力是以科学学习的亲历过程为基础的, 离开了科学探究的过程, 科学课就成了灌输课, 学生也就成了被动接受知识的容器, 科学课也就失去了本身价值。科学“生活化”是小学科学教学的特点, 更多的让学生亲近自然, 回归生活, 让学生在实际生活场境中去了解更多的科学知识, 从而通过自主探究进一步去感知、体验科学知识的无穷乐趣和其中的奥妙已成为科学教学的重要途径之一。应充分相信学生的探究潜能, 应努力寻找课程内容与生活联系作为课堂的切入点, 创设开放式目标, 运用多种途径和方法让学生在在自主探究中感悟, 在科学尝试中发现, 从发现的现象出发提出相关的问题, 达到充分调动学生探究的热情、有效激发学习兴趣的目的, 从中彰显出“过程”的价值。

1、在自主模拟建设生态瓶的过程中得到感悟。

在让学生模拟建设生态瓶之前, 与孩子们化了三个课时观察分析认识了自然界存在着生物间的食物链、食物网关系, 布置了一道人人必须完成的课外作业——观察一个生态区域, 或小池塘, 小溪流, 或湖泊, 或森林, 平原等, 然后模拟建设一个小生态瓶。教师没有多作强调, 也没有进行方法上更多的指导, 只要求瓶子的大致大小——以此来局限生态瓶的规模。在自主模拟建设生态瓶的初始阶段, 设想孩子们必定会对生态瓶的建设抱有轻松的态度, 认为这有何难?在着手自主模拟建设生态瓶碰到困难之时, 有些孩子会很认真地去完成这个任务, 也有个别孩子将会用应付式的方法来完成这道作业, 这样就会出现五花八门甚至完全不符合要求的“生态瓶”, 而这正是我们所需要的。

课上孩子们带来了自己模拟建设的生态瓶, 果然不出所料, 各种各样的“生态瓶”统统摆放在教室的讲台上了, 瓶的构造各有千秋, 瓶内的生物丰富多彩, 孩子们的表情更是错综复杂, 他们有的喜悦, 有的困惑, 有的害羞, 有的自豪, 纷纷描述着建设生态瓶的点点滴滴。有的说, 我的生态瓶有二十条小鱼, 看!它们你上我下, 游得多欢呀!有的说, 我的生态瓶是螺蛳水草简易生态瓶, 看上去虽简易, 但很整洁。我的生态瓶是从花店买来的, 有小鱼、水草、雨花石, 漂亮吧!有的说, 我的生态瓶是泥沙、卵石、水草组成的。有的学生说, 我的生态瓶太小了, 现在看起来情况很不错, 不知能延续几天?有的说, 我的生态瓶生物的种类较多, 怎样才能维持它们的生命, 大家来帮我出谋划策吧!就这样, 你一言我一语, 开始了对生态瓶的“叽叽喳喳”——谁的生态瓶是真正的模拟环境?一目了然;谁的生态瓶将会正常维持, 众说纷纭;谁的生态瓶或许难以为继, 摆出理由……就这样, 一堂课在孩子们兴奋的讨论和观察中下课了, 我又布置了新的作业:根据同学们讨论的方案, 回家重新建设生态瓶, 可以是原来的基础上改进, 也可以推倒重来, 如果确实有困难, 可以小组合作建设一个生态瓶。他们在开放式目标模拟建设生态瓶的过程中, 通过对原生态生态瓶的观察和交流, 在自主探究中得到了感悟, 他们已经明了错误之所在, 他们已经感觉差距之存在, 接下来的生态瓶建设已不是先前的懵懂初始状态了, 我们察觉到, 孩子们脸上的表情显露出了期盼和自信, 对第二次的生态瓶建设已胸有成竹!我们相约下一课再次拿来生态瓶!

2、在相互交流模拟建设生态瓶的过程中获得启迪。

双休日回校, 发现我们“设计”的生态瓶已出现了异常的变化。大脸盆中养着的四条小鱼已经全都翻白了, 放着的许多绿藻和几株水草已开始腐烂发臭。这并不是故意要制造这么一种现状, 而是天气较热, 加上办公室门窗紧闭的缘故。对了, 别换掉臭水, 就原封不动把这个现象呈现给孩子看!让孩子们来观察比较吧。上课时我端着它进了教室, 观察了孩子们的生态瓶, 没了买来的“生态瓶”, 小瓶子换成了大瓶子, 增加了瓶内的植物品种, 看上去生机盎然;也有原封不动照原样子维持得不错的;也有植物萎蘼, 小鱼奄奄一息的;也有水质比较混浊, 看上去较为零乱的, 但与他们先前的生态瓶相比已有了很大的进步。对比自己建设的生态瓶未免太难堪了, 不过, 管它呢, 兴许我们这种“自曝”行为能激起孩子们的另一种动力:我比老师更厉害!会让孩子们更加体验到获得成功的快乐!上课伊始, 我们把生态瓶进行了展示, 并说:老师很惭愧, 大家肯定已经闻到臭味了, 老师发现, 你们无论是重的、大的、圆的、方的生态瓶, 都带回了家, 而我却把它留在了办公室中, 变成了这副模样, 是什么原因?

生1:是不是生态盆内的绿藻太多了, 你看, 都占据得密不透风了。

生2:老师, 办公室是不是关了门窗?我把生态瓶放在房间内一天后, 瓶内水也发臭了。

生3:老师, 我也跟你一样悲惨, 我的瓶内鱼实在太多, 已经有好多条鱼死亡了。

生4:老师, 是不是没有阳光照射的缘故。

是呀, 从从孩子们的一系列猜测中, 他们已清晰地知道, 在一定的生态环境里, 生物的密度不能太高, 需要适宜的温度、阳光等浅显的知识。如何让生态瓶真正成为一个平衡系统, 如何让生态瓶保持的时间最长?这成了我们再一次面对生态瓶的主要话题!如何维持生态瓶的平衡?当然需要积累经验, 需要尽力而为模拟一个接近的环境, 需要尽心尽力搭配互有依存关系的生物, 需要不断的观察和比较, 需要不断的总结和改进, 这样才能在不断完善中提升生态瓶中生物之间的科学结构!课堂上就这样让错误充分暴露, 让经验尽情共享……在接下来的时间里孩子们怀着无比虔诚的态度对不同的生态瓶作了比较, 作了交流, 有学生说, 三年级科学课我们不是学了吗, 水生植物的生长离不开阳光、水、空气和营养, 为了让植物生长, 他们每天下课应该让生态瓶晒一会儿太阳, 但是不能晒得太久, 因为瓶太小, 水很容易发烫, 鱼儿会因为水发烫而死去;有学生说, 鱼在吃浮萍, 浮萍不够, 需要随时增加, 因为大自然中的浮萍本来就很多;有的说我们应勤换水, 因为大自然环境中的水是流动的, 不然水质会发生变化……他们在相互交流探讨、对比分析中获得启迪。下课前我们再次相约:期待下一次, 让我们再来比一比, 谁的生态瓶建设得最成功, 谁将获得“绿色使者”的光荣称号!

3、在精心呵护模拟建设生态瓶的过程中体验成功。

又一次来到教室中, 我们拿出相机对孩子们的生态瓶进行了拍摄, 是呀, 都过去了二十多天了, 他们的生态瓶还是那样的生动活泼, 还是那样的生机盎然, 他们在精心呵护模拟建设生态瓶的过程中体验着成功的快乐。

我让孩子们回忆交流这些天对生态瓶的观察——生物与非生物有什么变化?……

A学生兴奋地说, 老师, 瞧我的生态瓶内的植物, 都长高了这么一大截, 它们的根还是小鱼的食物呢, 我亲眼所见的。

B学生也附和说, 是呀, 我的盆壁也附满了新长出来的绿藻, 还多出了好几颗小螺蛳呢。

C学生说, 老师你说过生态瓶中不能增加人为因素, 但是水会蒸发掉, 绿萍也会被吃光, 我可以适当增加一些水或绿萍吗?

于是趁机提出了本堂课的教学内容:总结这些天的观察内容, 如果改变生态瓶的生物数量, 会怎样?

师:按照教材中的要求, 我们得改变生态瓶中动物和植物的数量, 你们说行吗?

生:肯定不行, 那样我们的生态瓶会被“破坏”!

师:瓶内为什么不能增加2倍的、4倍的鱼?

生1:鱼增多, 空间太窄, 大部分的鱼肯定会死去。

生2:我的同桌就因为生态瓶里的鱼放得太多, 瓶太小, 空间太窄, 空气不足导致的 (瞧, 曾经的经验就是分析的依据!) 。

生3:老师, 这是我们好不容易建立起来的生态瓶, 我们不想改变“生态瓶”, 我们不想故意让鱼儿们死去!

掌声响起!

师:好, 老师完全同意, 我还想看谁能获得“绿色使者”的光荣称号呢。

忽然又有一位学生也站起来说, 老师, 我们小组的生态瓶中有一条鱼已经死去, 我怀疑是E同学下课来捣鬼所致。我请她详细说说过程, 原来是E同学想看看生态瓶中动物的运动状态, 就用手进行了搅动。我请同学们讨论了这样做的后果, 大家认为, 这样的搅动对整个生态瓶有破坏作用, 手上的细菌会进入瓶中, 频繁的搅动会改变瓶的环境……总之, 这样做不好。然而, 大自然中, 类似于E同学的“大手搅动”的做法有吗?又有怎样的后果?

我让孩子们到课后去查阅相关的的资料进行了充分的论证, 期待着对环境的保护有进一步的认识。

三、反思促升华

如何让孩子们亲历建设生态瓶的成功与失败过程, 从而建构起生态平衡这个科学概念, 提升维持生态平衡重要性这种情感?如果直接从教材出发, 应该让孩子们亲身经历建造平衡——打破平衡——感悟平衡这一系列的活动, 而我们所采用的活动采取了建造平衡——反思平衡——完善平衡——保持平衡这样的递进式方式, 我们认为二种教学过程存在着两种截然不同的结构, 细思量, 第一种教学结构错失了让孩子们深层次地意识到尊重平衡, 呵护生命之重要, 呵护生命之可贵!无疑地, 第二种教学设计从情感建构上来说有着诸多优势。

就这样, 我们把教材中五下《生物与环境》单元的结构重新进行了分配:试图通过学生亲自的对微型生态瓶的建设、完善、总结的过程, 让孩子们对自己历经千辛万苦建设成功的生态瓶产生一种由衷的喜悦, 从而产生一种情感的升华, 以下是单元结束后孩子们由衷的感悟:

生1:建造生态瓶是如此的艰辛, 这一过程中我更加懂得了保护动物、保护生态环境的重要性。

生2:我本想让动物在生态瓶中好好生存, 但是我的好心却做了坏事, 有几条鱼死了, 我在想, 大自然中人们好心做坏事的例子非常之多, 所以我们更要学会尊重自然!

生3:如果碰到有人在出卖野生动物, 我们应该学会拒绝购买, 拒绝吃喝, 这样才能让人们明白大自然不要这种肆意的破坏。……

——是呀, 一个小小的生态瓶的建设都需要如此功夫, 自然界一个成功的生态区域的形成更需要多少时间的催化, 人们有什么资格说搅动就搅动, 说改变就改变呢?从孩子们的感悟中可以看到, 一种更加健康的保护环境, 保护生物的意识已经形成, 他们已经懂得尊重生态系统的重要性, 懂得敬畏的必要性, 懂得一个小小的举止会隐匿着巨大的隐患!孩子们的生态瓶还继续在教室生物角中生存着, 我们的精心呵护和热切期待也将继续。

模拟生态 篇9

本文是苏科版初中生物七年级上册第3章第1节“多种多样的生态系统”第一课时的教学设计。“多种多样的生态系统”旨在让学生了解生态系统的组成、初步学会设计生态系统的调查方法和尝试撰写调查报告,知道生态系统的类型和特点。教材从分析池塘生态系统开始,了解生态系统中各成分及各成分之间的关系,到初步建构生态系统的概念,引导学生从感性认识上升到理性认识,让学生初步知道如何去调查身边的生态系统。

二、学情分析

七年级的学生好奇心强、表现欲强,但是小组的合作、探究能力需要进一步提高锻炼,需要教师搭建利于学生发展的平台。学生大多见过池塘,但是很少有人关注到整个池塘的结构,没有考虑过池塘各成分之间的关系,也存在一些错误的观念,比如:缺乏整体联系、对于各成分的作用以及关系等,教师要建立在学生的最近发展区,帮助学生建构正确的知识。

三、教学目标

1.通过制作、观察和分析模拟池塘生态系统,了解生态系统的成分及作用。

2.通过观察、分析、比较模拟池塘与现实池塘,建构生态系统概念。

3.初步学习科学调查,制定计划。

4.在模拟池塘的制作中以及领悟科学调查的过程中,确立生态系统中生物成分与非生物成分之间是一个不可分割的整体。

四、教学过程

1.课前准备———模拟池塘生态系统的制作。

师生可供选择的实验材料:透明饮料瓶或塑料桶、河边的浮萍、活虾、田螺、金鱼或其他鱼、水草(金鱼藻)、池塘水、小蝌蚪、细沙、淤泥、碎石等。

制作过程:

以学生印象中的池塘作为基础,选择材料制作模拟池塘,商量实验步骤,通过观察,学生实验的步骤一般为:

(1)把细沙洗干净(否则影响观察效果),淤泥可以套放在保鲜膜中,配碎石放在瓶底;

(2)加入池塘水(或者自来水加除氯剂);

(3)放置适量水草、浮萍(水草可以用碎石固定);

(4)加入小动物。

教师可深入小组做一些提醒:如果有蝌蚪等还需要在池塘底部垫石块等,能让动物浮出水面呼吸;自来水可按照比例添加除氯剂除去氯气。

2. 观察模 拟池塘 生 态 系统 , 并 对 其 成 分 进行归类。

小组展示模拟池塘生态系统并且对其成分进行分类。

师:为了更好地了解生态系统的组成成分,我和大家一起制作了模拟池塘生态系统,下面我们一起请出模拟池塘,哪个小组愿意展示自己的作品,并且说说在里面添加了什么?

生:我们组的模拟池塘中放入了小金鱼、螺蛳、水草、浮萍等。

生:我们组还放入了清道夫、泥沙、石头、水。

(简单引导学生分析手中的模拟池塘的合理性,为以后的教学做铺垫)

师:同学们所说的都是模拟池塘生态系统的成分,你能对它们进行分类吗?请参照活动二的表格,各小组同学一起商量商量看!

师:哪个小组先来试试?

生:我们的模拟池塘生态系统分为生物成分和非生物成分,生物成分有水草、金鱼、螺蛳、浮萍等,非生物成分有阳光、空气、水、温度、土壤等。

3.比较模拟池塘生态系统和池塘生态系统。

PPT展示现实中池塘的照片,学生进行观察和比较。

师:刚刚我们观察分析的是自己制作的模拟池塘,那真正的池塘和模拟的池塘有没有区别呢?

生:模拟池塘小,真正的池塘大。

生:模拟池塘的成分少,数量少,真正的池塘相反。

生:模拟池塘是我们做的,而真正的池塘有一些是天然形成的。

师:那同学们做的模拟池塘属不属于生态系统呢?

4.建构 生 态 系统 概念。

师:经过前面的分析我们知道:生态系统有大有小,有简单的有复杂的,有人工的有自然的,然而它们有没有共同的组成成分呢?组成成分之间的关系又是怎样的呢?带着这些问题,同学们一起自学书上P38~39的内容,并完成活动四的1、2两小题。

(1)生态系统的组成成分有哪些?尝试完成生态系统概念图。

(2)分析生态系统各成分的作用和之间的关系。

学生自学以后合作讨论,完成学案和黑板上的概念图。

师:生产者、消费者和分解者三者密不可分,相互依存,我们人类也生活在生态系统中,与这个生态系统的其他成分有着密切的关系,但是在现实生活中,我们经常会看到人类肆意影响甚至破坏生态系统的其他成分,这对我们自己有没有影响?大家说说看,我们该怎么做呢?

生:我们应该保护生物,保护生态系统!

生:我们要节约纸张,保护树木!

生:我们要爱护动物,不污染环境!

……

师:各个小组在活动中表现非常的精彩。那哪个小组能说说什么叫生态系统呢?

生:生态系统由生物成分与非生物成分组成。生物成分有……非生物成分有……

生:生态系统是指一个区域内的生物与非生物组成的整体。

生:生态系统各成分之间的关系是缺一不可、密不可分的。

……

五、课后教学反思

1.本节课的创新点在于运用模拟实验创设教学情境,学生通过体验加强感知,循着知识产生的脉络去准确把握学习内容。学生们在制作模拟池塘的过程中充满了乐趣,他们更好奇自己制作的模拟池塘属不属于生态系统。在制作模拟池塘的过程中,也体现了师生平等、教学相长的教学理念。

2.模拟实验的设计和判断锻炼了学生的合作能力、创造能力以及发现问题和解决问题的能力。

模拟生态 篇10

推动分散发展向产业聚集转变是促进装备制造业发展的新途径。在生态学中,生物种群是指占据一定空间的,通过个体扩散相互联系,相互作用的一群个体。就系统本身而言,产业生态系统和社会经济系统在其系统演进上都要遵循系统生态演化的规律,因此,可以将具有一定内在联系的个体企业的聚集视为企业种群。企业种群生态理论主要研究有同行业或产品具有替代功能的企业组成的群体。丹尼尔.C.艾思提和波特(1997)认为产业生态的系统观可以帮助企业在内部以及在上下游供应链之间寻找增加值或降低成本的途径,而产业生态思想通常会有助于企业优化其资源(有助于提升资源生产率),进而会提升企业的竞争力。实践证明,企业是具有一定生命特征的。企业的生命周期与生物的生命周期有很多相似之处,都要经历诞生、成长、繁殖裂变、衰老的生命历程,生物生态系统比其他任何系统更适合描述企业在经营过程中的振荡变化。集群内上下游供应链的多个企业种群由于相同或相关行业的企业和机构在特定的地理位置上聚集而形成一个集成的生态系统,该系统在一定的时间或空间里,共同消耗各种环境要素包括原材料、劳动力、资本、客户等,同时,该系统内部上下游企业种群之间也存在资源的消耗与转化,并呈现出周期性的振荡。目前,运用生态学的理论与方法解决此类问题的研究处于起步阶段。

以汽车产业集群供应链为例对装备制造业产业集群的发展进行分析与研究具有一定的现实意义。通过有效的密度制约等途径,实现汽车产业集群供应链上各企业种群规模的良性发展,增强其竞争力,从而有效地带动汽车产业集群的发展。

一、文献综述

目前关于装备制造业产业集群供应链的研究分为以下几类:

(一)产业集群供应链的基础理论研究

崔沛然、张予川在供应链及产业集群的理论研究基础上,对产业集群供应链形成机理进行了系统的研究。认为产业集群供应链主要表现为提升企业的经济效益,进一步加强专业化分工,形成多种形式的竞合关系,提高区域营销竞争能力的四个方面;王叶峰以浙江服装产业为例对产业集群供应链风险管理进行了透彻的分析;陈永祥在基于产业集群的供应链网络系统研究中探讨了基于产业集群的供应链网络系统的设计与优化的可靠性问题,将多目标供应链网络运作平台移植到区域产业集群中,使其同时具有范围辐射效应与规模经济效益[1~3]。

(二)应用种群生态理论对汽车产业集群或其他集群供应链进行定性研究

Hannan和Freeman认为,由于资源的有限性和固定性,环境所能容纳的组织种群的密度是有限的,承载能力剩余空间越大,组织种群的成长速度越快,但是对于不同的组织形态,其进入环境承载能力剩余空间的速率不同。孙东升在产业集群与区域经济发展的核心竞争力———以安徽芜湖奇瑞汽车及零部件产业群为例一文中以芜湖汽车产业集群的形成过程为背景,说明了产业集群存在的好处,分析了芜湖汽车产业链的特点[4~5]。

目前对汽车产业集群供应链上企业种群竞争生态系统的研究主要停留在基础理论与定性分析阶段,运用生态学的建模方法进行模拟与仿真的研究很少,本文将构建汽车产业集群供应链上三个典型企业种群的概念模型,建立非线性规划模型来模拟三企业种群的竞争生态系统,实现双赢,达到系统的良性循环。

二、建模与仿真

(一)概念模型

本文利用数值方法,建立如下三种群捕食系统,假设某个装备制造业产业集群供应链上有上游企业种群一个,下游企业种群两个:

假设1:设产出规模函数分别为:x3(t)———上游某企业种群;x1(t)———下游企业种群1;x2(t)———下游企业种群2。

假设2:上下游三个企业种群同属于某产业集群,该产业集群内自然资源充足,但受到外部经济边界的制约,所以集群内可容纳企业数量为有限区间。

假设3:在密度制约存在的情况下,种群竞争无限制。

假设4:它们是连续可微函数。

(二)模型的平衡点稳定性分析

该模型中,三种群之间存在捕食—被捕食(寄主—寄生)关系。以汽车产业集群为例,上游整车生产企业种群独立生存能力较强,若下游汽车服务企业种群、下游零部件生产企业种群独立生存,则其存在死亡率,同时,食饵种群的存在使得捕食者种群的死亡率有所降低,反应为捕食者种群对食饵种群的消化系数,结合捕食者的掠夺能力系数,以上两系数的乘积将反映食饵种群对捕食者种群的供养能力。

建立以上三种群的数学模型:

将f1,f2,f3在点p0(x1′,x2′,x3′)展开为Taylor级数,则得到系统(1`)

根据微分方程定性理论可知,非线性系统1与线性系统1`的平衡点类型相同,于是,引进

计算可得平衡解。

(三)数值解图及相图模拟与分析

选取参数如下:

初值为(20,15,10),用四—五阶龙格库塔法计算结果,得到相应的数值解图及相图。

根据Volterra模型的特点,多数捕食者—食饵系统观察不到周期振荡,而是趋向某个平衡的状态,即存在稳定平衡点。图2 数值解图选定的区间是五年,假设该区域倾向于扶持上游企业种群,并限制下游外资企业种群。从图中可以看出,随着时间的推移,上游企业种群呈现为先下降后上升的趋势,下游企业种群1 呈现下降趋势,下游企业种群2 呈现出先下降后上升的趋势。两个下游企业种群在期初均出现产出规模递减的趋势,根据生物学中的竞争排斥理论,类似的两种群在同一小生境中不能共存,若共同相处,则竞争的结果必然导致其中一种群灭绝,即容纳量较大的那个种群获胜,容纳量较小的那个种群灭绝。也就是说,在两竞争种群的内禀增长率相同的情况下,当种内竞争的影响小于种间竞争的影响时,竞争的结果将导致一种群灭绝。所以,当相似的本地企业种群与外资企业种群由于竞争排斥导致双方产出规模减少的时候,上游企业种群的产出规模也受到了影响,即在期初呈现下降趋势,此时,下游外资企业在期初集群机能不完善的情况下凭借其自身的先进性而起到主导作用,表现为产出规模明显高于上游企业种群与下游本地企业种群。随着竞争的继续进行,外资企业种群的产出规模由于受到限制而持续的递减呈现出灭绝趋势,与此同时,本地企业种群的产出规模开始明显增加,并对上游企业种群起到了主导作用。

相轨线是封闭曲线,结构不稳定,一旦离开某一条闭轨线,就进入另一条闭轨线,不恢复原状,自然界存在的周期性平衡生态系统是结构稳定的,即偏离周期轨道后,内部制约使系统恢复原状。由图3 所显示的三维相图所表现的情况来看,该曲线在模拟周期五年内尚未进入了闭轨线,说明此三企业种群竞争生态系统的结构是不稳定的,即在五年内,三种群的周期振荡与平衡状态是无法观察到的。

若将模拟周期延长至六十年,会观察到图3(a)中仍未出现闭环,将终点放大数倍后,见图3(b),可以观察到,轨线的末端出现小幅不轨则振荡,并持续。说明三企业种群构成的产业集群在演进过程中是结构不稳定的,如果系统受到干扰,其内部制约机制无法使系统自动恢复原有的状态。有研究表明,链接越简单,系统越脆弱;链接越复杂,系统越强壮。本文所选取的集群正处于发展阶段,构成简单,所以,任何外力或是环境的改变都可能引起集群的剧烈波动。如果区域经济的发展支持该集群稳健发展,那么随着机制的健全,政策的导入,该集群的构成会更加复杂,稳定性也会加强。

结论与展望

第一,在装备制造业产业集群供应链上,上下游企业种群以雇佣为基础的合作关系对上游核心企业会形成不良的影响。短期内,集群供应链上的各种群可能会先后达到各自的稳定状态,但该种状态并不能推进集群供应链的最终稳定。当某两个种群具有类似的竞争属性时,按照生态位理论,可能会对有限的资源展开掠夺竞争,这种竞争将促进集群的进化或退化。所以,应在集群供应链的演进过程中强化政府引导作用,对有限资源与空间进行合理的调节,避免恶性竞争的发生导致集群整体的退化[6]。