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．     

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.     

栖息地破坏空间模式对集合种群动态的影响

利用元胞自动机模型,研究了栖息地破坏空间模式对集合种群动态的影响.结果表明:在破坏聚集度一定的情况下,栖息地面积的减少不利于强竞争物种的续存;在栖息地面积一定的情况下,栖息地破坏聚集度的增大有利于强竞争物种的续存;栖息地破坏比例对集合种群动态的影响更大,但栖息地破坏聚集度对集合种群物种多样性指数的影响更显著.在实际的生物保护中,可根据被保护的物种及其所在集合种群结构选择更加合理的土地开发、利用模式.     

一类捕食者具似Allee效应的捕食食饵集合种群系统的动力学行为研究

讨论了一类捕食者具似Allee效应的捕食食饵集合种群系统的动力学行为.首先分析了边界平衡点和正平衡点的存在性和局部稳定性,并证明了当系统存在一个正平衡点时极限环的存在性;然后用数值模拟分析了栖息地破坏和似Allee效应分别对捕食者和食饵的影响;最后从生态学的角度加以解释.     

关联噪声对集合种群稳定性和平均灭绝时间的影响

在经典的存在生境破坏的集合种群模型的基础之上,考虑了关联乘性色噪声和加性白噪声对集合种群稳定性和平均灭绝时间的影响.应用Fokker-Planck方程得到了系统的稳态概率密度函数的解析表达式,利用平均首次通过时间的定义和最快下降法,得到了平均灭绝时间的表达式.对计算结果的数值分析表明:(1)加性白噪声强度Q的增加弱化了集合种群系统的稳定性,即内部噪声的增加对集合种群产生消极影响;(2)乘性色噪声强度D起到弱化集合种群稳定性的作用,即外界环境的波动对种群产生不利影响;(3)乘性色噪声自关联时间τ的增加增强了集合种群系统的稳定性,即τ可以使集合种群占据生境斑块的比例增加,并促使xs位置处占据生境斑块的比例的概率增加,对集合种群生存繁衍起到有利作用;(4)当两噪声之间的互关联为负关联(λ0)时,T(xs→x0)是关于D的单调减函数,即|λ|的增加弱化了集合种群的稳定性;当噪声间正关联(λ0)时,T(xs→x0)是关于D的非单调函数,随着D的增大,T(xs→x0)出现类似共振峰的极大值,表现出"随机共振"的现象;(5)T(xs→x0)是关于τ的单调增函数.     

一个离散生境中的结构种群模型的动态特征

针对网蛱蝶世代不重迭的生活史特征构造结构集合种群模型,运用差分方程定性理论和数值分析方法研究网蛱蝶集合种群的动态行为以及产生这些动态行为的原因.考虑到集合种群的基本特征,在模型中引入随机变量描述斑块上局域种群灭绝与再殖的随机现象,并利用所建立的模型,根据生物观测数据,对河北阎家坪地区2种网蛱蝶集合种群分别进行了数值模拟.从数学的角度证明环境保护对网蛱蝶种群可持续生存的可能性和重要性.     

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.     

三种空间现实集合种群模型的比较

介绍了适合于研究真实的集合种群动态的3种空间现实集合种群模型:关联函数模型、状态转移模型和模拟模型,简述了它们各自的建模过程,指出了3种模型各自的前提假设、应用时的局限性以及模型结果的优点和不足之处. 关联函数模型简单易用,适合于研究局域种群能够快速达到栖息地斑块承载力的处于随机灭绝-再殖平衡状态的集合种群;状态转移模型无需假设集合种群处于平衡状态,适合于研究拥有多年的局域种群灭绝和再殖数据的集合种群;模拟模型是与种群真实动态最为接近的能够同时描述集合种群及其各局域种群动态的模型,适合于研究对种群的生物背景知识非常了解且收集了大量数据的集合种群. 结合各模型的优缺点及适用范围,根据所研究对象的特点及掌握的数据,就可以选择出合适的模型来研究集合种群的动态.     

极小种群野生植物白花兜兰的分布现状及生境研究

为有效保护极小种群野生植物白花兜兰Paphiopedilum emersonii,采用查阅资料、走访和实地调查相结合的方法,调查白花兜兰的地理分布、生境和资源现状,并对其分布区气候特征、土壤养分和植被等进行分析。结果表明,白花兜兰主要分布在广西河池市宜州区、环江县、罗城县、都安县和贵州荔波县的石灰岩山上,位于107°53''-108°35'' E,23°56''-25°19'' N,垂直分布高度为224-850 m,其中535-743 m较为常见。分布区气候温暖湿润,年均温为15.3-21.5℃,最高气温为40℃,最低气温为-10℃;年降水量为1 388.7-1 752.5 mm,多集中于4-8月,年均相对湿度为75%-83%。白花兜兰种群位于坡度大于30°山体的中上部,植株生长于荫蔽度大于60%的岩壁上,土壤稀少。种群受到不同程度的人为干扰,个体数量不足100丛,并以1-20丛居多;80%种群的植株年龄老化,属于衰退型种群。少数位于潮湿环境的种群生长有大量种子幼苗,具有一定自然更新能力。种群土壤主要为黑色石灰土,pH值为7.95-8.27,有机质、全氮、水解性氮和交换性钙含量丰富,其他元素含量较低。保护区内种群所在群落植被保存良好,保护区外原始植被破坏严重。群落植被由分布于49科80属的94个物种组成,且广西和贵州分布区的植被种类相似度极低。调查新发现白花兜兰野生种群6个,扩大了分布范围和资源数量。潮湿环境有利于白花兜兰种子自然萌发。本研究基本掌握了白花兜兰的地理分布、资源状况和主要生态特征,为其资源保护和引种栽培提供了科学依据。     

随机食物有限种群模型参数估计的相合性及其渐近分布

利用随机微分方程理论及统计学方法, 研究随机食物有限型模型N[DD(-*3]·[DD)〗(t)=N(t)〖JB((〗〖SX(〗K-N(t)〖〗K+CN(t)〖SX)〗〖JB))〗(r+αB[DD(-*3]·[DD)](t)),其中B(t)是一维Brown运动, 满足B(0)=0, 初值0相似文献   

一类带有栖息地偏好的生态系统模型

为了研究栖息地偏好对物种之间竞争结果的影响,从生物入侵的角度,建立了带有栖息地偏好的模拟生态模型,通过模拟讨论了该模型的性质,并研究了一类新问题,得到某一类物种个体的固定概率与另外一类物种个体固定概率的比值与第一类物种对第一种植物的偏好、第二类物种对第二种植物的偏好、第一种植物占所有植物的比例,以及前两类物种总数的关系,并且推导出前两类物种的个体的后代占据整个种群的概率公式,进一步利用Moran过程讨论,给出相应的计算过程。得出结论:生态系统受栖息地偏好的影响,该结果对研究栖息地偏好在物种竞争中的作用有一定的参考价值和指导意义。     

基于TRIGRS模型的浅层黄土滑坡破坏概率评价

以山西兴县某典型黄土斜坡为例,结合TRIGRS模型与Rosenblueth点估法,研究了降雨对浅层黄土滑坡的影响.根据室内试验、现场人工模拟降雨试验确定了主要参数值,计算了研究区的失稳破坏概率,并探讨了不同降雨阶段、不同坡度对区域斜坡破坏概率的影响.研究表明此方法适合计算降雨诱发的浅层滑坡,得出的滑坡破坏概率分布图可以在一定程度上反映该地区滑坡灾害的空间分布特征.     

限制性剪切蠕变的渐进式破坏发育模式与本构方程分析

以标准红砂岩方形试样为研究对象,运用自行研制开发的软弱煤岩剪切蠕变试验设备和煤岩细观力学特性测控软件、超声波检测设备,对红砂岩限制性剪切、限制性剪切蠕变过程的破坏过程、破坏模式、渐变特性进行了分析。结果表明:红砂岩试样在限制性剪切、限制性剪切蠕变条件下表现出明显的渐变破坏特性;大部分试验过程中试样内部的超声波速减小幅度较小,仅在临近破坏处有明显减小;红砂岩限制性剪切蠕变破坏发育过程表现为先形成主控破裂面,又在其附近区域形成丰富微裂隙,并发育、相互贯通,最后克服剪切面摩擦力并发生突发式破坏,且伴有较大断裂声;其破坏模式发育过程呈渐进式,破坏模式呈突发式;建立了一种可以表征红砂岩剪切蠕变渐进式破坏发育过程的本构模型。     

丁坝间距对改善水生生物栖息地作用的数值模拟研究

用于航道整治的丁坝在发挥束水攻沙整治作用的同时,也会因丁坝影响范围内的水沙结构和河床形态改变而造成水生生物栖息地的适宜性变化。常用的水生生物栖息地模拟模型（River2D）因缺乏泥沙（推移质和悬移质）运动和河床变化模块,难以直接用来评价丁坝对栖息地的影响。为此,本文以岷江支流锦江穿过成都华阳镇河段为研究对象,采用水沙耦合的二维浅水模型,结合河道内流量增加法（IFIM）构建栖息地模拟模型。分析双丁坝在不同间距时,河道水沙运动结构、水生生物栖息地适宜性指数分布（HSI）和栖息地加权可用面积（WUA）的变化规律;同时从模拟成果中进一步得到能使WUA值有所提升的最佳丁坝间距,为航道建设河道或生态修复提供一定借鉴。     

生境丧失对空间囚徒困境博弈的影响

囚徒困境博弈是研究生物进化博弈中合作维持机制的一个主要理论框架。空间结构能够促进合作行为的维持。基于集合种群理论建立空间囚徒困境博弈模型,研究了生境丧失对合作和欺骗行为及整个种群动态的影响。结果表明适度的生境丧失有利于合作的维持,并且随着生境丧失的加重,在种群灭绝之前种群数量有一个临时的增加,这说明行为策略的多样性是生物面临多变环境的一种防御机制。     

动力作用下岩体工程累积破坏研究

在分析岩石动力特性的基础上，对抚顺矿区由矿震导致的西露天矿边坡动力响应进行了分析。结果表明，由于变形过程的不可逆性，动力条件下，边坡的塑性区增加，形成塑性破坏区的累积破坏。与塑性区相对应，随着震动次数的累加，边坡的位移也会累积增长。     

中国有蹄类栖息地选择研究进展

综述了中国有蹄类栖息地选择研究的特点和方法.简要介绍了在定性描述水平、不同空间和不同时间尺度上有蹄类栖息地选择的研究概况,以及有蹄类栖息地选择研究的几种常用方法和基本模型,探讨了这些方法的优缺点、误差来源和适用范围等.并探讨了栖息地片断化与隔离对野生动物种群的影响及其相关领域的研究现状.     

基于随机森林模型的美国白蛾在中国的潜在生境预测

【目的】基于随机森林模型原理,对当前气候环境以及21世纪50年代的美国白蛾在中国的空间分布、环境因子重要性、发生面积及迁移情况进行预测和分析,为美国白蛾有效防控提供理论参考。【方法】获取2011—2017年美国白蛾发生的县市级数据, 利用地理信息系统ArcGIS中随机点生成工具生成未发生点数据。采用随机森林模型原理,选择19个气候因子以及海拔、坡度、坡向、植被覆盖率、有效光合辐射等5个环境因子,通过ArcGIS中的提取值工具提取发生点和未发生点的24个环境变量的值,将海拔、坡度、坡向进行离散化。使用R语言模拟2011—2030年美国白蛾的潜在生境分布模型,以ROC曲线验证模型的精度;利用构建好的模型分析环境因子重要性并排序,预测在2050s(2041—2060年)时期两种气候情景(RCP2.6、RCP4.5)下全中国范围内美国白蛾的潜在生境分布。【结果】ROC曲线分析表明,随机森林模型预测美国白蛾潜生境分布的训练数据和测试数据的AUC值分别为0.997和0.963,模型精度较高;当前时期下美国白蛾潜在生境(适生区)占中国国土面积的8.74%,其中低适生区、中适生区、高适生区和极高适生区面积分别占适生区总面积的41.47%、20.85%、18.90%和18.78%,适生区主要集中在华北地区东南部、中南地区北部、华东地区北部和东北地区南部。对美国白蛾潜在生境分布影响较大的环境因子依次是:海拔、植被覆盖率、最湿季平均气温、最暖季平均气温。在2050 s时期RCP2.6气候情景下,美国白蛾适生区总面积占中国国土面积的14.38%,其中低适生区、中适生区、高适生区和极高适生区面积分别占适生区总面积的51.87%、20.37%、16.49%和12.27%;在RCP4.5气候情景下,美国白蛾适生区总面积占中国国土面积的19.06%,其中低适生区、中适生区、高适生区和极高适生区面积分别占适生区总面积的51.14%、15.11%、20.36%和13.39%;2050s时期美国白蛾潜在生境质心平均向北迁移93.65 km,新增适生区有黑龙江省、吉林省、四川省、湖北省、山西省、河南省、内蒙古东部、台湾岛等地区。【结论】美国白蛾适宜生活在海拔较低、夏季高温多雨、拥有较为丰富的森林资源的地区。随着气候变化,美国白蛾潜在生境整体向中国北部和内陆湿度较高地区偏移,发生面积逐渐扩大,发生程度逐渐加重。