XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Использование компьютерных систем математических вычислений для построения математической модели оптимального дозирования минеральных веществ при микро-клонировании растений
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Мы – молодежь 21 века являемся свидетелями внедрения новых и необычных технологий в жизнь людей. За время обучения в образовательном центре «Созвездие Орла» (г.Орел) по программе «Компьютерные системы математических вычислений» я открыла для себя много интересного. Например, посещая занятия в творческой группе по биологии, заинтересовались микро-клонированием растений. Это очень увлекательный процесс, требующий внимания, аккуратности, усидчивости и, конечно, определённых знаний.
Мною было выяснено, что каждому растению необходимо добавлять питательные вещества для нормального развития. В ходе работы был сформулирован проблемный вопрос: каким образом рассчитывается оптимальное количество минеральных веществ для внесения отдельному растению и как это сделать с помощью современных компьютерных технологий.
Темой моего исследования является «Расчёт оптимального дозирования минеральных веществ для микро-клонирования растений».
Актуальность
В современном мире микро-клонирование стремительно «набирает» обороты. Это объясняется тем, что растения «из пробирки» можно вырастить в любое время года. Страны, которые лидируют в этой области, имеют конкурентные преимущества в технологической, экономической и аграрной сферах относительно других государств. Таким образом, микро-клонирование является своеобразным «ключом» на пути к светлому аграрному будущему государства и жителей, проживающих на его территории.
В то же время, выращенные таким способом растения оказываются полностью под нашим контролем. Их жизнь в наших руках. Поэтому чтобы растение развивалось, важно соблюдать определённые пропорции питательных веществ.
Проблема
Для развития и формирования жизнеспособного клонированного растения необходимо получение им оптимального количества минеральных веществ, что, в свою очередь, требует внесение точного количества этих удобрений с расчетом экономических затрат для обеспечения рационального использования финансовых возможностей исследовательской лаборатории.
Цель проекта: построение математической модели для расчета оптимального количества минеральных веществ, необходимых для обеспечения качественного роста микро-клонированных растений с учетом рационального использования денежных средств.
Задачи
Осуществить поиск информации и провести анализ области исследования.
Выбрать оптимальный способ построения математической модели.
Отобрать данные для построения математической модели.
Построить математическую модель.
Провести анализ построенной модели и получить экспериментальное подтверждение её оптимальности и эффективности использования.
Наметить перспективы применения разработанной модели.
Основная часть
Анализ области исследования.
|
Кто занимался аналогичной проблемой |
Когда занимался |
Результаты |
|
В. А. Чесноков, Е. Н. Базырина, Т. М. Бушуева, Н. Л. Ильинская [2] |
1960 |
Написали книгу, в которой описываются различные типы установок, в которой приводятся рецепты питательных растворов, особенности ухода за растениями при выращивании без почвы |
|
фирма SQM. Аделаидский университет [3] |
2006 |
Создали таблицу, в которой описывались все необходимые минеральные вещества для быстрого роста томатов. |
|
Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства (ФБУ ВНИИЛМ)[4] |
2019 |
Разработали технологию клонального микро-размножения лесных ягодных растений. |
Математическая модель
Для создания математической модели я использовала электронные таблицы, в которых произвели расчёт оптимального дозирования и стоимость минеральных веществ, используемых для микро-клонирования растений.
В таблице № 1 введены такие параметры как удобрения, минеральные вещества, необходимые для роста растений и их стоимость. В результате вычислений сформулирован вывод, что если использовать такие средства, то расход денежных средств будет больше.
В таблице №2 представлены удобрения, состав которых очень похож на состав веществ, представленных в первой таблице. В результате расчетов получено, что затраты на такие вещества гораздо меньше, а результат будет аналогичным.
Расчеты проводились в прикладной программе MS Excel с надстройкой Поиск решения. Табл.1
Табл.2
Эксперименты.
Эксперименты проводились на примере выращивания мелиссы. Сначала, были сделаны черенки взрослого растения и помещены в разные пробирки. На протяжении времени эксперимента растение из пробирки №1 будет удобрялось по старой методике, с применением оригинальных удобрений и, следовательно, большими денежными затратами. Растение из пробирки №2 будет удобрялось по таблицам, разработанным в ходе исследования. Результатом является ответ на вопрос: какая мелисса вырастет быстрее и при какой методике удобрения корневая система растений будет имееть более здоровое состояние?
Результат
В результате эксперимента был сделан вывод, что оба растения выросли примерно за одинаковый промежуток времени, и корневая система мелиссы, выращенной в пробирке №2, не уступает растению в пробирке №1. А следовательно, разработанный мною вариант модели оптимального дозирования минеральных веществ «принес» свои результаты. Растение, выращенное на удобрениях по разработанной мною модели, выросло здоровым, а затраты на питательные вещества для него приятно «порадовали».
Заключение
Значение полученного результата по отношению к результатам предшественников.
Благодаря полученному результату ученым-биологам и агротехнологам или просто людям, которые решили выращивать растения таким способом, не придётся тратить время на поиск нужного решения. Им всего лишь нужно воспользоваться разработанной мною моделью. Они смогут оценить свои финансовые возможности заранее, ну а те, кто уже решился заниматься микро-клонированием, в итоге будут довольны и ценой, и результатом.
Перспективы.
Я считаю, что полученная мною модель может стать ключевой точкой в дальнейшем развитии агропромышленных технологий и поможет эффективному вложению средств в развитие микроклонального размножения растений с использованием математического аппарата. За микро-клонированием будущее любого государства. Соответственно, если мы добьемся успехов в этой области, то наша страна «выйдет» на новый уровень экономически выгодного аграрного производства.
Список использованных источников и литературы
[1] https://florapitomnik.ru/stati/46-mikroklonalnoe-razmnozhenie-rastenij.html (25.02.21)
[2] https://booksee.org/book/551359 (24.02.21)
[3]https://fermer.ru/files/v2/forum/182721/sqm-cropkittomatol-ru.pdf (26.02.21)
[4]https://narfu.ru/upload/iblock/86e/Makarov-SS_dissertatsiya.pdf (26.02.21)