LUCRARE DE DIPLOMؤ‚ - acse.pub. £ؤƒ_Ghiorghiإ£ؤƒ_Petru_341B3.pdfآ  5.1. Netlogo – prezentare generala

  • View
    6

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of LUCRARE DE DIPLOMؤ‚ - acse.pub. £ؤƒ_Ghiorghiإ£ؤƒ_Petru_341B3.pdfآ  5.1. Netlogo –...

  • Universitatea Politehnica din Bucureşti Facultatea de Automatică şi Calculatoare

    LUCRARE DE DIPLOMĂ

    Absolvent Conducător ştiinţific

    Petru Ghiorghiţă Prof. univ. dr. ing. Cătălin Buiu

    Bucureşti 2013

  • Universitatea Politehnica din Bucureşti Facultatea de Automatică şi Calculatoare

    LUCRARE DE DIPLOMĂ

    STUDIU PRIVIND DINAMICA UNOR SPECII DE VÂNAT STRICT PROTEJATE DIN ROMÂNIA

    Absolvent Conducător ştiinţific

    Petru Ghiorghiţă Prof. univ. dr. ing. Cătălin Buiu

    Bucureşti 2013

  • Cuprins:

    Lista imaginilor I

    Lista tabelelor III

    Lista secvenţelor de cod IV

    1. Introducere 1

    2. Stadiul actual in domeniu 5

    3. Aspecte generale privind biologia speciilor de vânat protejate 9

    4. Evoluţia in timp a populaţiilor de animale sălbatice 15

    4.1. Modele matematice pentru dinamica populaţiilor 15

    4.2. Prezentarea și interpretarea datelor reale obţinute 19

    4.3. Simularea evoluţiei in timp a populaţiilor de animale folosind modele matematice

    25

    4.4. Comparaţii, discuţii. 29

    5. Dinamica spaţială a populaţiilor de animale sălbatice 31

    5.1. Netlogo – prezentare generala 31

    5.2. Automate celulare 32

    5.3. Modelarea dinamicii populaţiilor utilizând simulări grafice 35

    5.4. Simularea dinamicii unei populaţii de ursi in funcţie de diverşi factori de mediu 37

    5.4.1. Modelarea spaţio-temporală a ciclului de viaţă al ursului brun 37

    5.4.2. Influente umane asupra dinamicii unei populaţii de ursi 47

  • 5.5. Modele pradă-prădător utilizând automate celulare 51

    6. Concluzie 57

    7. Direcţii de dezvoltare ulterioară 58

    Bibliografie 62

    Anexa A

  • I

    LISTA IMAGINILOR

    Figura 3.1 Ursul brun (preluata de pe eol.org) 10 Figura 3.2 Lupul (preluata de pe eol.org) 11 Figura 3.3 Râsul (preluata de pe eol.org) 13 Figura 4.1 Comparaţie între modelul exponenţial și cel logistic 17 Figura 4.2 Comparaţie între model cu negativ pentru mare și modelul nou cu pozitiv 17 Figura 4.3 Modelul Hassell (a) și varianta particulara Baverton-Holt aplicate competiţiilor de tip

    scramble și contest (Allman E. et al., 2004) 18 Figura 4.4 Evoluţia populaţiei de ursi bruni din Romania in perioada 1950 – 2012 (data furnizate de

    Regia Naţională a Pădurilor Romsilva, Okarma H. et al., 2000 și www.mmediu.ro., 2004) 20 Figura 4.5 Comparaţie între evoluţia populaţiei totale de ursi și cea a ursoaicelor in per. 2004 - 2012 21 Figura 4.6 Evoluţia populaţiilor de lupi in per. 1952 - 2012 – interpolare cu Curve Fitting Tool din

    Matlab (din date furnizate de Regia Naţională a Pădurilor Romsilva, Okarma H. et al., 2000 și Geacu S., 2009 ) 22

    Figura 4.7 Evoluţia populaţiilor de raşi in per. 1995 – 2012 – ( din date furnizate de Regia Naţională a Pădurilor Romsilva și Okarma H. et al., 2000) 23

    Figura 4.8 Influenta recoltării prin vânătoare asupra populaţiei de ursi bruni 24 Figura 4.9 Aproximarea datelor privind evoluţia pop. de ursi– comparaţie între modelele

    matematice ( logistic , Hassell, Ricker și Baverton-Holt) depredictie a populaţiilor 26 Figura 4.10 Aproximarea datelor privind evoluţia pop. de lupi – comparaţie între modelele

    matematice ( logistic , Hassell, Ricker și Baverton-Holt) depredictie a populaţiilor 27 Figura 4.11 Aproximarea datelor privind evoluţia pop. de raşi – comparaţie între modelele

    matematice ( logistic , Hassell, Ricker și Baverton-Holt) depredictie a populaţiilor 28 Figura 5.1 Triunghiul lui Sierpinski – simulare in Netlogo 5.0.4. 31 Figura 5.2 Regula 30 (preluata de pe mathworld.wolfram.com) 33 Figura 5.3 Vecinătate Von Neumann (a). Vecinătate Moore (b). Automat cu celule hexagonale (c)

    (Kalmykov Lev, 2011) 33 Figura 5.4 Game of life (preluata de pe ibiblio.org) 34 Figura 5.5 Structura agenţilor și parametri lor specifici 38 Figura 5.6 Tipuri de ursi in cadrul simulării: a) urs; b) ursoaica; c) ursoaica cu pui; d) ursoaica gestanta 41 Figura 5.7 Display pentru simulatorul dinamicii unei populaţii de ursi; imagine iniţială (stânga),

    imagine din timpul perioadei de hibernare (mijloc) și imagine a habitatului și a tipurilor de agenţi (dreapta)

    43

    Figura 5.8 Evoluţia unei populaţii iniţiale compusa din: 30 femele și 40 masculi. Comportament la înjumătăţirea valorii variabilei land-regen-value 44

    Figura 5.9 Doua simulări separate. Comparaţie între evoluţia unei populaţii iniţial cu multe femele și putini masculi vs. una cu puţine femele și multi masculi. Condiţii iniţiale: 60M-30F vs 30F- 60M land-regen-value = 35 45

    Figura 5.10 Doua simulări separate. Comparaţia evoluţiei pentru efective apropiate. Creştere vs. dispariţie. Limitări. Condiţii iniţiale: negru – 55 ursi; gri – 60 ursi. land-regen-value = 25 46

    Figura 5.11 Display pentru simulatorul dinamicii unei populaţii de ursi. Habitat cu zone urbanizate iarna (dreapta) și in restul lunilor (stânga) 48

    Figura 5.12 Variaţia unei populaţii într-un habitat urbanizat treptat. Influenta creşterii parametrului land-regen-vale. 1) populaţie stabilizata la K; 3) scădere din cauza urbanizării a 30% din habitat; 2) creştere parametrului de calitate al mediului suplineşte micşorarea suprafeţei. 49

    Figura 5.13 Automat celular. Imaginile iniţială și finala asociate graficului din Figura 5.14 54

  • II

    Figura 5.14 Relaţie grafica de interdependenta prada-pradator-vegetatie 55 Figura 5.15 Dependenta numărului de prădători de densitatea hranei vegetale 56

  • III

    LISTA TABELELOR

    Tabel 4.1 Efective de ursi (buc.) evaluate in anii 2004 – 2012 21

    Tabel 4.2 Efective optime de ursi estimate in perioada 2006-2012 (date furnizate de Regia Naţională a Pădurilor Romsilva și Ministerul Mediului și Schimbărilor Climaterice) 28

    Tabel 4.3 Erori de estimare a evoluţiei populaţiilor de animale pentru modelelor matematice studiate 29 Tabel 5.1 Parametrii relevanţi pentru ciclul de viaţă al ursului, lupului și râsului 36

  • IV

    LISTA SECVENȚELOR DE COD

    Cod 5.1. Funcţie de setare şi poziţionare a ursoaicelor 38 Cod 5.2. Funcţie ce implementează un contor de timp ce măsoară duratele în zile, luni şi ani 39 Cod 5.3. Funcţie de update a nivelului de hrană din habitatul simulat 39 Cod 5.4. Secvenţă din funcţia wander utilizată pentru deplasarea agenţilor 40 Cod 5.5. Funcţia giving-birth apelata de agenţii fbears 40 Cod 5.6. Secvenţă din funcţia gain-energy 41 Cod 5.7. Secvenţă din funcţia set-cubs-free 42 Cod 5.8. Secvenţa aplicată femeleor urs din funcţia check-death 42 Cod 5.9. Funcţiile utilizate pentru simularea antropizarii habitatului 47 Cod 5.10. Funcţie de Setup a efectivelor iniţiale de iarbă şi animale prada şi prădător 52 Cod 5.11. Secvenţa de cod ce implementează viteza de regenerare a mediului 52 Cod 5.12. Funcţia die-predator pentru modelarea condiţiilor de supravieţuire a prădătorilor 52 Cod 5.13. Implementarea interacţiunii prada-pradator la nivel de cod 53

  • Studiu privind dinamica unor specii de vânat strict protejate din Romania

    1

    CAPITOLUL 1

    INTRODUCERE

    Biologia este ştiinţa care se ocupa de studiul vieţii și al organismelor vii. Aceasta este o

    ştiinţă interdisciplinara care are in vedere aspecte precum structura, funcţionarea, creşterea,

    originea, evoluţia și distribuţia tuturor organismelor.

    Ecologia este disciplina care studiază relaţiile între organisme și dintre organisme și

    mediu. Cuvântul ecologie provine din limba greaca – oikos = casa, gospodărie și logos = ştiinţă.

    Ecologia a fost și ramane disciplina al carei studiu adresează cel mai inalόt și mai complex

    nivel de organizare biologica. In plus, in zilele noastre, aceasta devine nu doar o ştiinţă biologica,

    ci și una a omului și a societăţii. Supravieţuirea și perpetuarea speciei umane depinde de cat

    de bine înţelege aceasta ca un viitor prosper presupune un management înţelept al resurselor

    naturale (Eugen P. Odum, et al., 2005)

    Ecologia populaţiilor este ramura ecologiei care se ocupa de studiul diverşilor factori ce

    influneteaza dinamica, creşterea și stabilizarea unei populaţii, cat și înţelegerea, explicarea și

    prezicerea distribuţiei diverselor organisme.

    Una dintre cele mai importante trăsături ale planetei pe care trăim este capacitatea de a

    susţine viaţa și de a se adapta in mod dinamic diferitelor modificări. Echilibrul este menţinut

    prin existenta unei biodiversităţi foarte mari – genetice, de specii și de ecosistem. Organismele

    ce popu