蒙特卡罗方法研究集合种群动态

根据金堇蛱蝶的实际生活史和调查数据,以天为单位采用蒙特卡罗模拟方法仿真每个个体的发育、迁移、繁殖等随机行为. 从而获取集合种群及其各局域种群的动态变化,展示了局域种群的周转行为,得到了每年各斑块局域种群大小、占据率、被占据斑块数及相应的概率分布等信息. 计算结果表明该集合种群能够进入一个基本稳定的状态从而维持适当的种群规模并得以续存下去.我们还分析了斑块质量和所处地理位置对局域种群的影响. 提供了一种能够同时描述集合种群和局域种群动态的研究方法,为将来进一步研究各种影响集合种群动态的因素和制定保护策略等奠定了基础.     

The metapopulation capacity of a fragmented landscape

Ecologists and conservation biologists have used many measures of landscape structure to predict the population dynamic consequences of habitat loss and fragmentation, but these measures are not well justified by population dynamic theory. Here we introduce a new measure for highly fragmented landscapes, termed the metapopulation capacity, which is rigorously derived from metapopulation theory and can easily be applied to real networks of habitat fragments with known areas and connectivities. Technically, metapopulation capacity is the leading eigenvalue of an appropriate 'landscape' matrix. A species is predicted to persist in a landscape if the metapopulation capacity of that landscape is greater than a threshold value determined by the properties of the species. Therefore, metapopulation capacity can conveniently be used to rank different landscapes in terms of their capacity to support viable metapopulations. We present an empirical example on multiple networks occupied by an endangered species of butterfly. Using this theory, we may also calculate how the metapopulation capacity is changed by removing habitat fragments from or adding new ones into specific spatial locations, or by changing their areas. The metapopulation capacity should find many applications in metapopulation ecology, landscape ecology and conservation biology.     

植物种群大尺度空间动态的类型及其特征分析

植物种群空间动态是植物种群生态学也是空间生态学的焦点，它也是生物物种保护及植被保育的理论基础。本文对种群空间动态的重要理论进行了简要评述，重点介绍了Freckleton等提出的植物种群空间动态分类系统，对各个类型结合实例进行了说明。该系统将植物种群空间动态分为6个类型：1)Meta—种群，2)区域集合，3)空间扩张种群，4)空间结构化局域种群，5)空间非结构化局域种群，6)局域种群。     

复合种群生态学研究现状与展望

随着生境的破坏和逐渐片断化，越来越多的物种处于濒危状态，因此保护破碎生境的物种多样性就迫在眉睫．复合种群理论是当今国际数学生态学、理论生态学和保护生物学的一个主要研究前沿，并提供了保护濒危物种及种群的新的理论依据，也为生境破坏对物种造成的伤害做出预测和度量．本文首先对复合种群的已有概念、理论和模型做了全面的分析和总结；其次对复合种群生态学研究中存在的问题进行分析；最后结合作者参与的研究课题，尝试对复合种群生态学的研究方法进行探讨．     

3物种食物链的集合群落中捕食者追赶和猎物逃逸对空间同步性的影响

空间同步性能够导致区域物种灭绝从而降低集合种群的续存.在集合群落的框架内建立了两斑块3种群食物链联立模型来研究捕食者追赶和猎物逃逸对空间同步性的影响.由于种群存在较大的群落中,从集合种群向集合群落扩展是很自然的.表明了在集合种群中猎物逃逸降低空间同步性的结论在集合群落中有所改变.得到一个有悖直觉的结果:3物种食物链基层物种的逃逸并没有保护自己,反而增加了所有这3物种集合种群的空间同步性,因此也增加了灭绝的风险.这个结果说明在制定关于种群同步性也即续存的保护措施时,物种间的相互作用也必须考虑.     

保护区的数量和种群在集合种群水平上的续存

生境的破碎化一般被认为不利于自然种群的长期存活 .在自然保护区的设置上 ,人们一般倾向于建立一个或少数几个大的自然保护区而不是具有相同总面积的更多较小的保护区 .建立了一个既包含局域种群动态 ,又包含集合种群侵占率的模型 ,并在这两个层次上进行了计算机模拟 ,结果表明 :集合种群的存活时间随着保护区数目的增大先增大而后减小 ,即保护区的数目维持在中等大小时最有利于种群在集合种群水平上的存活 ;自然保护区大小的最优值与种群的 Allee效应有关 .     

A Model Structured in Classes for the Study of Student Population Evolution

This paper presents an application of a metapopulation model structured in classes for the study of population evolution of a network of schools.The global dynamics are considered in two parts,the local,where the evolution for each grade in a cycle is accounted,and the metapopulation or the movement of students between schools.Simulation of the model is presented.     

Patterns of colonization in a metapopulation of grey seals

The colonization of a new habitat is a fundamental process in metapopulation biology, but it is difficult to study. The emigration of colonists from established populations might be induced by resource competition owing to high local population density. Migration distances are also important because they determine the frequency and scale of recolonization and hence the spatial scale of the metapopulation. Traditionally, these factors have been investigated with demographic approaches that are labour-intensive and are only possible in amenable species. In many cases, genetic differentiation is minimal, preventing traditional genetic approaches from identifying the source of colonists unambiguously. Here we present a bayesian approach that integrates genetic, demographic and geographic distance data. We apply the method to study the British metapopulation of grey seals, which has been growing at 6% per year over the last few decades. Our method reveals differential recruitment to three newly founded colonies and implicates density-dependent dispersal in metapopulation dynamics by using genetic data.     

Spatial epidemiology of networked metapopulation: an overview

An emerging disease is one infectious epidemic caused by a newly transmissible pathogen, which has either appeared for the first time or already existed in human populations, having the capacity to increase rapidly in incidence as well as geographic range. Adapting to human immune system, emerging diseases may trigger large-scale pandemic spreading, such as the transnational spreading of SARS, the global outbreak of A（H1N1）, and the recent potential invasion of avian influenza A（H7N9）. To study the dynamics mediating the transmission of emerging dis- eases, spatial epidemiology of networked metapopulation provides a valuable modeling framework, which takes spatially distributed factors into consideration. This review elaborates the latest progresses on the spatial metapopula- tion dynamics, discusses empirical and theoretical findings that verify the validity of networked metapopulations, and the sketches application in evaluating the effectiveness of disease intervention strategies as well.     

生境破坏的空间结构对集合种群动态的影响

构建任意生境破坏结构下集合种群动态的元胞自动机模型,研究生境破坏的空间结构对集合种群全局密度及局部密度的影响.该模型不仅包括了生境破坏的空间结构,而且能够描述集合种群的空间分布模式.模型结果表明:生境破坏的空间结构复杂地影响着集合种群的全局密度和局部密度;生境破坏的混合分布增大了集合种群灭绝的风险;生境破坏的聚集分布降低了集合种群灭绝的风险.在生境破坏比例较小或较大时,集合种群全局密度和局部密度随生境破坏比例的增加而加大,随生境破坏聚集度的增加而减小,且生境破坏比例对集合种群动态的影响要大于生境破坏聚集度的影响.但在特定的情况下,即生境破坏比例在55%左右时,生境聚集度的增加可能会使集合种群的全局密度和局部密度都减小.此外,发现集合种群的局部密度存在一个阈值,当集合种群局部密度低于此值时,集合种群将无法续存.这意味着在生物保护中不能仅仅考虑生境的恢复、斑块的质量,还需要考虑生境破坏的空间结构和被保护物种的局部密度.     

Seasonal variance in P system models for metapopulations

Metapopulations are ecological models describing the interactions and the behavior of populations living in fragmented habitats. In this paper, metapopulations are modelled by means of dynamical probabilistic P systems, where additional structural features have been defined (e.g., a weighted graph associated with the membrane structure and the reduction of maximal parallelism). In particular, we investigate the influence of stochastic and periodic resource feeding processes, owing to seasonal variance, on emergent metapopulation dynamics.     

Seasonal variance in P system models for metapopulations

Metapopulations are ecological models describing the interactions and the behavior of populations living in fragmented habitats. In this paper, metapopulations are modelled by means of dynamical probabilistic P systems, where additional structural features have been defined (e.g., a weighted graph associated with the membrane structure and the reduction of maximal parallelism). In particular, we investigate the influence of stochastic and periodic resource feeding processes, owing to seasonal variance, on emergent metapopulation dynamics.     

循环竞争引起的集合种群时空波

在集合种群框架下研究了循环竞争关系.基于Tilman的多物种竞争模型和均匀场假设,建立了三物种循环竞争的Lavins型集合种群模型.在局部扩散的假设下,依据马尔科夫过程理论建立了概率转移模型.解析分析和计算机模拟的结果表明Lavins型模型表现出阶段性平衡动态,即特定的时刻只有一个物种在群落中占有绝对数量,但很快就被它的优势物种取代,这样三物种轮流处于优势地位;概率转移模型却呈现出在时间和空间上的混沌动态行为,模拟结果表现为一种螺旋生物波;这说明局部扩散可以弱化竞争引起的种群振荡,引起空间分布的异质性,同时表明Lavins型集合种群模型可能低估了物种共存的条件.     

生境破碎化对鼎湖山蝶类多样性的影响

随着鼎湖山自然保护区旅游业迅猛发展,人为干扰不断加剧,需了解人为干扰造成的生境破碎化对蝶类的影响.该次调查在鼎湖山自然保护区的缓冲区、核心区和旅游区共记录蝴蝶9科、90属、144种.其中蛱蝶科种类最多(35种,24.31%),保护种19种,主要为凤蝶科(4种)、眼蝶科(4种)、蛱蝶科(4种);园林害虫11种,主要为弄蝶科(3种).调查结果显示,旅游区的特有蝶类种类少(1种),其寄主为金丝桃科植物,多样性最低;而保护区内特有蝶类的种类较多(34种),主要寄主为禾本科植物;寄主植物最丰富的是山蟠蛱蝶,主要寄生于豆科植物;核心区多样性最高,其中有收录于红色名录的燕凤蝶、么妹黄粉蝶、惊恐方环蝶等.结合鼎湖山自然保护区各功能区的生境、蝶类物种多样性和群落多样性的分析结果显示,人为干扰越强,生境破碎化程度越高,蝴蝶种类数量越少,与海拔高度则无明显关系.     

秦岭南坡蝶类区系研究

记录了陕西省洋县地区所辖秦岭南坡大熊猫保护区内的蝶类191种,并对其中179种的垂直分布与区系进行了分析。其区系成分中东洋、古北种混杂,东洋种占一定优势,这与秦岭的地理位置相一致。秦岭对东洋种的阻隔作用大于对古北种的作用。中山地带(800～2600m)即暖温带落叶阔叶林和中山针阔叶混交林带环境状况良好,气候条件优越,受人为干扰少,因而物种丰富、多样性较大。研究地区具有很高的保护价值。     

横断山南部边缘地区蝶类调查研究

横断山南部边缘地区调查获得蝶类258种,隶属于10科,128属.其中蛱蝶最多,为65种;其次是灰蝶和弄蝶,分别是51种和50种,这3科蝴蝶占总数约2/3(166/258).优势种12个(4.7%)、常见种91个(35.3%)、少见种43个(16.7%)、罕见种112个(43.3%);个体数分布的规律接近对数级数法则.仅3个横断山特有种符合本调查区域处于边缘的性质,东洋种占总数的79.1%,说明了本地区蝴蝶东洋区的基本属性.     

生态位构建通过修复破坏生境对集合种群动态的影响

基于具有生境破碎作用下的集合种群模型，建立了存均匀场假设下的微分方程模型，充分探讨了具有生态位构建效应的有机体活动对破碎斑块修复产生的生态结果．通过稳定性分析与元胞自动机方法模拟表明：集合种群的续存条件不仪依赖于侵占力与灭绝率之间的平衡，而且也包括集合种群的生态位构建能力与生境自然消耗率之间的平衡；当灭绝率大于侵占率时，集合种群也可以在低水平上续存，并且在该过程中集合种群依赖于两个阈值条件，分别是生态位构建能力和集合种群的初始状态．集合种群的大小与其生态位构建能力成正比，即构建能力强者，集合种群数量相应增加．因此，对环境具有较强的正效应的有机体或种群在维护牛境的有效性中起重要作用．     

一种多样性引导的两阶段多目标微粒群算法

针对现有多目标微粒群算法存在容易陷于局部极值、收敛速度慢、函数评价次数多等不足,提出了一种多样性引导的2阶段多目标微粒群算法,依据种群多样性动态使用不同的变异方式,采用了2种不同的领导微粒选择方式,基于Pareto占优排序和拥挤距离来控制外部档案中解的数目。针对多个多目标测试函数进行了实验,并与其他文献的方法进行了比较,验证了算法的有效性。     

江苏省云台山地蝶类多样性与区系研究

在对江苏省云台山地采集的1 000余号蝶类标本鉴定的基础上,进行该地区蝶类多样性与区系的分析.结果表明:云台山地蝶类76种隶属7科54属,其中凤蝶科5属11种,绢蝶科1属1种,粉蝶科5属6种,眼蝶科7属12种,蛱蝶科15属18种,灰蝶科10属15种,弄蝶科11属13种.系列分析表明江苏云台山地蝶类区系基本组成为:广布种占46.05%,东洋种占35.53%,古北种占18.42%.通过与江苏省内其他山地的相似度的比较,云台山地与宁镇山地的区系成分最为相似.由于受海洋性气候影响,云台山地蝶类区系成分与同纬度的相山山地蝶类区系成分有明显差异,说明局域微环境对蝶类区系影响很大.     

异质种群的稳定缀块分布

通过模型模拟了呈一般缀块分布的单种种群的时空动态,讨论了种群空间分布的稳定性及稳定缀块分布与种群在缀块间迁移率和子种群增长率之间的关系,并由此提出了促进全局种群增长的措施。