Modelowanie ekologiczne

Zaliczone przedmioty: podstawy matematyki oraz informatyka II i GIS.

przedmiot fakultatywny

Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim:

- udział w wykładach - 10

- udział w laboratorium - 15

Razem -25

2. Praca własna studenta:

- przygotowanie do ćwiczeń, laboratorium - 20

- praca własna nad opracowaniem projektu i sprawozdania - 25

- udział w konsultacjach -5

Razem -50

Łączny nakład pracy studenta w godzinach -75

Liczba punktów ECTS 3

dostrzega i objaśnia związki między elementami środowiskowymi

K_W01

objaśnia funkcjonowanie systemów ekologicznych i wskazuje skutki ingerencji populacji ludzkiej

K_W02

przewiduje skutki ingerencji człowieka w środowisko przyrodnicze i omawia sposoby przeciwdziałania degradacji środowiska

K_W04

opisuje metody statystyczne i zasady modelowania wykorzystywane w naukach o środowisku

K_W11

wymienia i charakteryzuje wybrane specjalistyczne programy komputerowe wykorzystywane w ochronie środowiska

K_W12

wykorzystuje wiedzę podstawową wyciągając wnioski na podstawie rezultatów przeprowadzonych badań

K_U02

ocenia skutki ingerencji człowieka w środowisko i proponuje właściwe rozwiązania zapobiegające skutkom negatywnym lub je eliminujące

K_U04

ocenia skutki środowiskowe w planach zagospodarowania przestrzennego

K_U06

wykorzystuje modele środowiskowe do interpretacji zmian zachodzących w przyrodzie ożywionej i nieożywionej

K_U15

stosuje nowoczesne techniki informatyczne (np. GIS)

K_U16

ma świadomość potrzeby uczenia się przez całe życie i doskonalenia swoich umiejętności zawodowych

K_K01

ma świadomość konieczności systematycznego zapoznawania się z czasopismami naukowymi z zakresu ochrony środowiska

K_K05

jest chętny do aktualizowania wiedzy przyrodniczej i postrzega jej praktyczne zastosowania

K_K07

jest świadomy problemów związanych z wykonywaniem wyuczonego zawodu i wykazuje zdolność do działania w sposób przedsiębiorczy

K_K08

jest chętny do wykorzystywania narzędzi matematycznych i informatycznych przy rozwiązywaniu problemów naukowych i zawodowych

K_K09

rozumie potrzeby poszukiwania rozwiązań na rzecz nowych technologii

K_K11

Wykład z prezentacją multimedialną, dyskusja.

Laboratorium: posługiwanie się oprogramowaniem komputerowym, modyfikowanie modeli układów ekologicznych różnej skali przestrzennej i czasowej wykonanych przez różnych autorów, opracowanie własnego modelu i przeprowadzenie symulacji dowolnego procesu ekologicznego. Dyskusja.

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

Zapoznanie studentów z zasadami budowania i weryfikowania matematycznych modeli układów ekologicznych różnej skali przestrzennej i czasowej, nauczenie „myślenia” systemowego i posługiwania się specjalistycznym oprogramowaniem komputerowym do tworzenia modeli statystycznych, prognozowania stanów systemów i symulacji procesów ekologicznych.

Treść przedmiotu (wykładów i ćwiczeń):

1 – systemowe podejście do problemów środowiskowych, sprzężenia zwrotne dodatnie i ujemne, stan ustalony układu,

2 – typy modeli matematycznych środowiska naturalnego (modele empiryczno-statystyczne i deterministyczne),

3 – zasady zachowania energii i materii oraz podstawy termodynamiki sieciowej,

4 - podstawowe metody numeryczne,

5 – wyznaczanie parametrów równań,

6 – sprawdzanie i wybór modeli,

7 – obsługa specjalistycznych programów (STELLA, NETWRK, CRANCOD) do tworzenia modeli matematycznych,

8 - budowanie modeli i symulacja podstawowych procesów chemicznych, dynamiki populacji i układu drapieżca – ofiara, produkcji pierwotnej, krążenia materii i przepływu energii w ekosystemie, efektu szklarniowego oraz wyczerpywania się i odtwarzania zasobów naturalnych,

9 – tworzenie modeli struktur przestrzennych oraz zastosowanie łańcuchów Markowa do badań procesu sukcesji.

Deaton M.L., Winebrake J.J. Dynamic Modeling of Environmental Systems. Springer, New York, Berlin, Heidelberg, 1999.

Grant W.E., Pedersen E.K., Marin S.L. Ecology and Natural Resource Management: System analysis and simulation. John Wiley & Sons, inc., Canada 1997.

Grant W.E., Swannack T.M. Ecological Modeling: A common-sense approach to theory and practice. Blackwell Publishing, Oxford, UK, 2008.

Hall Ch.A.S., Day J.W., Jr. Ecosystem Modeling in Theory and Practice: An Introduction with Case Histories. John Wiley & Sons, New York, London, Sydney, Toronto, 1977.

Hannon B., Ruth M. Modeling Dynamic Biological Systems. Springer, New York, USA, 1997.

Holnicki P., Nahorski Z., Żochowski A. Modelowanie Procesów Środowiska Naturalnego. WSISiZ, Warszawa 2000.

Jorgensen S.E. Thermodynamics and Ecological Modelling. Lewis Publishers, London, New York, Washington, USA, 2001.

Jorgensen S.E., Fath B.D. Fundamentals of Ecological Modelling: Applications in Environmental Management and Research. Elsevier, Amsterdam, Netherlands, 2011.

Klekowski R. Z., Mienszutkin W. W. Modelowanie matematyczne procesów ekologicznych. PAN, Wydział II Nauk Biologicznych, Warszawa, 1996.

Odum H.T., Odum E.C. EARTHSYS: A Minimodel of Earth Metabolic Processes. Environmental Engineering Sciences, University of Florida, Gainesville, FL, 1998.

Odum H.T., Odum E.C. Modeling for All Scales: An introduction to system simulation. Academic Press, San Diego, USA, 2000.

Pommerrening A. CRANCOD: A Program for the Analysis and Reconstruction of Spatial Forest Structure. University of Wales, Bangor, 2006.

Ruth M., Hannon B. Modeling Dynamic Economic Systems. Springer, New York, USA, 1997.

Starfield A.M., Bleloch A.L. Building Models for Conservation and Wildlife Management. Interaction Book Company, Edina, USA, 1986.

Ulanowicz R.E. NETWRK: A Package of Computer Algorithms to Analyze Ecological Flow Networks. University of Maryland Center for Environmental & Estuarine Studies, Chesapeake Biological Laboratory, Solomons, MD.

Wykład – zaliczenie na ocenę na podstawie pracy pisemnej.

Laboratorium - zaliczenie na ocenę na podstawie opracowanego własnego modelu dowolnego systemu ekologicznego.