简单生态环境的模拟

1、简单生态环境的模拟一.实验目的：研究不同光照条件下，不同参数（生命力，成熟期等）的单细胞植物与动物构成的生态环境的运行状况，从中总结规律。二.实验模拟内容：环境：有均匀光线照射的培养皿，光线仿日光，强度可调整。单细胞植物：一个细胞占一格，按一定比例接受阳光能量，积蓄到最大值（成熟期）后，会随机分裂到周围的一格中，能量按一定比例消耗并均分。随时间能量会下降（代谢速度）。低于最低值时死亡（能量减为零）。单细胞生物：摄取能量方式为吸收周围单细胞植物，其余相同。三.模拟方法：1 .变量说明：an(100,100)anc(0)anc(1)anc(2)anc(3)anc(4)anc(5)单细胞生物能量单细

2、胞生物初始能量单细胞生物死亡底限单细胞生物成熟标准单细胞生物代谢速率单细胞生物吸收率单细胞生物初始个数pl(100,100)plc(0)Plc(1)plc(2)plc(3)plc(4)plc(5)单细胞植物能量单细胞植物初始能量单细胞植物死亡底限单细胞植物成熟标准单细胞植物代谢速率单细胞植物吸收率单细胞植物初始个数light阳光照射量timelong模拟时间2 .算法：a初始化：定义数组，赋值（orign）,清零b.撒点：随机撒点（seed）,不重复c.大循环：（扫描所有点）植物：吸收光线，消耗，分裂（ontotwop）动物：吃植物（eata）,消耗，分裂（ontotwoa）,死亡统计输出d.

3、结束3 .源程序（关键子程序，VB编写）：撒点子程序：PrivateSubseeda()Dimi,j,n,kAsInteger'撒动物细胞Forn=1Toanc(5)k=0randa:i=Fix(96*Rnd)+2j=Fix(96*Rnd)+2'判断是否重复Ifan(i,j)=0Andpl(i,j)=0Thenan(i,j)=anc(0)Calldrawa(i),(j)Elsek=k+1Ifk>50Thenanc(5)=n-1GoTooutaEndIfGoTorandaEndIfNextnouta:EndSubPrivateSubseedp()Dimi,j,n,kAsIn

4、teger'撒植物细胞Forn=1Toplc(5)k=0randp:i=Fix(96*Rnd)+2j=Fix(96*Rnd)+2'判断是否重复Ifan(i,j)=0Andpl(i,j)=0Thenpl(i,j)=plc(0)Calldrawp(i),(j)Elsek=k+1Ifk>50Thenplc(5)=n-1GoTooutpEndIfGoTorandpEndIfNextnoutp:EndSub分裂子程序：PrivateSubonetotwoa(XAsInteger,YAsInteger)Dimxx,yy,kAsInteger'动物分裂Ifan(X,Y)>

5、anc(2)Then'随机选周围一点k=Fix(Rnd*8)'转一周选合适点Fori=0To7xx=X+dx(k+i)Mod7)yy=Y+dy(k+i)Mod7)Ifxx>0Andyy>0Andxx<101Andyy<101ThenIfan(xx,yy)=0Andpl(xx,yy)=0Then'能量均分an(xx,yy)=Fix(an(X,Y)/2)an(X,Y)=an(xx,yy)'绘新细胞Calldrawa(xx),(yy)ExitSubEndIfEndIfNextiEndIfEndSubPrivateSubonetotwop(XAs

6、Integer,YAsInteger)Dimxx,yy,kAsInteger'植物分裂Ifpl(X,Y)>plc(2)Then'随机选周围一点k=Fix(Rnd*8)'转一周选合适点Fori=0To7xx=X+dx(k+i)Mod7)yy=Y+dy(k+i)Mod7)Ifxx>0Andyy>0Andxx<101Andyy<101ThenIfan(xx,yy)=0Andpl(xx,yy)=0Then'能量均分pl(xx,yy)=Fix(pl(X,Y)/2)pl(X,Y)=pl(xx,yy)'绘新细胞Calldrawp(xx),

7、(yy)ExitSubEndIfEndIfNextiEndIfEndSub图形子程序：PrivateSubdrawa(XAsInteger,YAsInteger)Form1.FillColor=RGB(255,0,0)'画动物细胞(红色圆)X=X*80+460Y=Y*80+460Circle(X,Y),35,RGB(255,0,0)EndSubPrivateSubdrawp(XAsInteger,YAsInteger)Form1.FillColor=RGB(0,255,0)'画植物细胞(绿方块)Line(X*80+435,Y*80+435)-(X*80+485,Y*80+485

8、),RGB(0,255,0),BEndSubPrivateSubdisappeara(XAsInteger,YAsInteger)清动物细胞Ifan(X,Y)>0Thenan(X,Y)=0Form1.FillColor=Form1.BackColorLine(X*80+425,Y*80+425)-(X*80+495,Y*80+495),Form1.BackColor,BEndIfEndSubPrivateSubdisappearp(XAsInteger,YAsInteger)'清植物细胞Ifpl(X,Y)>0Thenpl(X,Y)=0Forml.FillColor=Form

9、l.BackColorLine(X*80+425,Y*80+425)-(X*80+495,Y*80+495),Forml.BackColor,BEndIfEndSub动物进食子程序：PrivateSubeata(XAsInteger,YAsInteger)'动物摄食Ifan(X,Y)>0ThenIfX>1AndY>1AndX<100AndY<100Thenan(X,Y)=an(X,Y)+(pl(X-1,Y-1)+pl(X,Y-1)+pl(X+1,Y-1)+pl(X-1,Y)+pl(X+1,Y)+pl(X-1,Y+1)+pl(X,Y+1)+pl(X+1,Y+

10、1)/100*anc(4)Calldisappearp(X-1),(Y-1)Calldisappearp(X),(Y-1)Calldisappearp(X+1),(Y-1)Calldisappearp(X-1),(Y)Calldisappearp(X+1),(Y)Calldisappearp(X-1),(Y+1)Calldisappearp(X),(Y+1)Calldisappearp(X+1),(Y+1)ExitSubEndIfIfX-1>0AndY-1>0Thenan(X,Y)=an(X,Y)+pl(X-1,Y-1)/100*anc(4)Calldisappearp(X-1),

11、(Y-1)EndIfIfY-1>0Thenan(X,Y)=an(X,Y)+pl(X,Y-1)/100*anc(4)Calldisappearp(X),(Y-1)EndIfIfX+1<101AndY-1>0Thenan(X,Y)=an(X,Y)+pl(X+1,Y-1)/100*anc(4)Calldisappearp(X+1),(Y-1)EndIfIfX-1>0Thenan(X,Y)=an(X,Y)+pl(X-1,Y)/100*anc(4)Calldisappearp(X-1),(Y)EndIfIfX+1<101Thenan(X,Y)=an(X,Y)+pl(X+1,

12、Y)/100*anc(4)Calldisappearp(X+1),(Y)EndIfIfX-1>0AndY+1<101Thenan(X,Y)=an(X,Y)+pl(X-1,Y+1)/100*anc(4)Calldisappearp(X-1),(Y+1)EndIfIfY+1<101Thenan(X,Y)=an(X,Y)+pl(X,Y+1)/100*anc(4)Calldisappearp(X),(Y+1)EndIfIfX+1<101AndY+1<101Thenan(X,Y)=an(X,Y)+pl(X+1,Y+1)/100*anc(4)Calldisappearp(X+

13、1),(Y+1)EndIfEndIfEndSub主程序：PrivateSubTimer1_Timer()Dimna,npAsIntegerDimaq,pqAsLongna=0np=0aq=0pq=0t=t+1Fori=1To100Forj=1To100'植物摄食Calleatp(i),(j)'植物消耗Callwastep(i),(j)NextjNextiFori=1To100Forj=1To100'植物分裂Callonetotwop(i),(j),植物死亡Calldeadp(i),(j)NextjNextiFori=1To100Forj=1To100'动物摄食C

14、alleata(i),(j)'动物消耗Callwastea(i),(j)NextjNextiFori=1To100Forj=1To100'动物分裂Callonetotwoa(i),(j)'动物死亡Calldeada(i),(j)NextjNexti统计输出Fori=1To100Forj=1To100Ifan(i,j)>0Thenna=na+1aq=aq+an(i,j)/100EndIfIfpl(i,j)>0Thennp=np+1pq=pq+pl(i,j)/100EndIfNextjNextiLabel9.Caption=naLabel11.Caption=S

15、tr(Fix(aq/10)+"K"Label13.Caption=npLabel15.Caption=Str(Fix(pq/10)+"K"Label21.Caption=(np+na)Label23.Caption=Str(Fix(pq+aq)/10)+"K"Label19.Caption=Str(t)+"/"+Str(timelong)Iftimelong>0ThenProgressBar1.Value=tIft>=timelongThenTimer1.Enabled=FalseCommand1.Ca

16、ption="开始"EndIfEndIfEndSub四.模拟内容：固定植物的参数：初始值：500（个）*100下限：40成熟：160消耗：5%吸收率：60%1.固定光照为100,加动物初值，观察平衡时状态:生存下限=初值*0.6,成熟值=初值*1.6初值（a）平衡动物数平衡植物数动物能量植物能量系统总能量100:达/、到平衡200达/、到平衡30012622475378K322K700K40011942635490K307K797K50010833053554K403K958K60099933311635K388KP1024K7009163862675K699K1374K在

17、初值为100和200时，系统始终在较大幅度循环波动，无法达到平衡（如图）:（初值为200的情形）实验过程中发现：动物细胞初值越小，模拟进程越快，但是越不易平衡。动物细胞初值越大，模拟进程越慢，但可以直接达到平衡状态。最后由实际数据得到，在初值为600时，是系统达平衡最快的。所以后面固定动物细胞参数的模拟，都将初值定为600。2.只改变光照条件:植物能量系统总能量1009993331635K388K1024K20011582855722K618K1341K30012522493775K439K1214K40012432452764K584K1348K50013012518804K630K1435

18、K60013082578806K727K1533K固定植物的参数：初始值：500（个）*100下限：40成熟：160消耗:固定动物的参数：初始值：50（个）*600下限：360成熟：960消耗:平衡动物数平衡植物数动物能量5%吸收率:60%10%吸收率:80%JK*（上图是光照为600时的平衡状态）3.成熟值的改变：光照：100固定植物的参数:初始值：500（个）*100下限：40成熟：160消耗：5%吸收率：60%固定动物的参数：初始值：50（个）*600下限：360消耗：10%吸收率：80%成熟期平衡动物数平衡植物数动物能量植物能量系统总能量72010033232508K404K913K84010383272588K419K1007K96099933316