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[硕士论文] 郭冠华
数学 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:种群生态学刻画了种群数量动态与客观环境相互作用的规律,在基础和应用生态学中具有重要的作用.注意到不确定现象和随机因素广泛存在于现实世界中,特别是噪声能够影响种群的动态变化规律,使种群产生随机振荡的现象.因而研究带有噪声的随机种群模型,具有重要的理论价值和实际意义.
  本文中主要研究三类随机种群模型:带有列维噪声的随机共位群捕食模型,环境污染中随机食物链模型,和带有食饵庇护的随机似然竞争模型.
  第二章主要研究带有列维噪声的随机共位群捕食模型的动力学性质.共位群捕食模型描述了一种捕食者以另外一种捕食者为食,同时又为共同的食饵展开竞争的现象.本章中将建立种群在随机扰动下的随机持久性和灭绝性,给出模型的解在分布意义下的渐近稳定性.
  第三章主要讨论环境污染中随机食物链模型的动力学性质.由于环境污染的关系,自然环境中毒素逐渐增加,并威胁着种群的生存.本章中将探讨在毒素和噪声共同作用下,食物链模型中种群关于灭绝、随机非持久、随机弱持久、随机强持久和随机持久的充分条件以及模型平稳分布的存在性与遍历性.
  第四章主要研究了带有食饵庇护的随机似然竞争模型的动力学性质.似然竞争描述了两种食饵种群通过共同的捕食者而展开的间接竞争的现象,关于生物入侵及保护生物多样性的方面具有十分重要的意义.本章中主要建立在食饵庇护的作用下,似然竞争模型中种群的随机持久性和灭绝性.
[硕士论文] 冬英
应用数学 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:趋化运动是细胞或生物体响应化学刺激而做出的定向运动,趋化性在各种生物过程如胚胎发育,伤口愈合和疾病进展中起重要作用。体细胞,细菌和其它单细胞或多细胞生物体根据环境中某些化学物质来决定他们的运动方向,这种运动对细菌游到食物分子浓度最高地方找食物(如葡萄糖),或逃离毒物(如苯酚)起到重要的决定作用。化学吸引物和化学排斥物是无机或者有机物质在游动细胞中控制趋化性的物质,化学吸引物的作用是通过趋化受体所引起,回应化学排斥物导致生物体轴向游动,生物体因吸引物和排斥物所引起的运动,被认为是在细菌中一个基本的能动现象。
  这篇文章主要研究如下带有旋转项的吸引—排斥趋化模型
  此处公式省略
  其中??R2是具有光滑边界的有界区域,u表示细胞密度,v表示化学吸引物的浓度,w表示化学排斥物的浓度,S1∈R2×2和S2∈R2×2是[0,∞)2×?上的参数函数。根据生物模型背景,本文主要讨论在给定具有适当正则的初始值(u0, v0, w0),当初始值(u0, v0, w0)在满足充分小的条件下,在对应的具有光滑边界的有界区域??R2中,证明对应的初始边界值问题具有整体有界的经典解。首先证明了这个趋化解的局部存在性,然后考虑在??上S1=0, S2=0的情况下,相应趋化模型解的整体存在性,并且给出了一些重要的先验估计。对于一般的矩阵值函数S1和S2,通过用近似法,得到经典解的整体存在性,最后得到本文的最终结果,即定理3.2.1。
[硕士论文] 梁二敏
景观生态学 石河子大学 2017(学位年度)
摘要:人类活动是导致绿洲景观格局变化的主要因素,也是影响干旱区生态环境安全变化的核心驱动力。随着工业化和城市化进程的不断加快,绿洲景观类型及结构发生了根本变化,其变化规模、强度不断加快,过程、格局分异日趋复杂,使内陆河流域生态景观组成、结构、功能及其生态安全问题日益突出。探索并维护绿洲景观生态系统的稳定性及安全性,是绿洲工业化和城市化健康协调发展以及新时期土地利用规划及管控的重要任务。
  新疆玛纳斯河流域(以下简称玛河流域)是建国后新疆开垦面积最大的人工绿洲,其空间扩张过程及相关的生态环境问题一直是学界和政府关注的焦点。本研究以玛纳斯河流域绿洲景观格局变化为研究对象,根据景观生态学理论,基于遥感信息识别及GIS空间分析技术平台,用景观指数计算方法及地学统计分析方法,以1994年、2005年和2015年三期遥感影像解译为基础数据,在提取流域景观类型动态变化信息的基础上,实证研究流域景观生态格局及其时空分异特点及规律;从生态承载力、生态胁迫性和生态适应性三方面选取相应指标,构建了5km×5km网格尺度控制下的景观生态安全评价单元及评价指标体系,用ArcGIS地统计模块进行数据挖掘及时空探索,完成景观生态安全指数的空间插值,得到景观生态安全时空分布图,以此分析玛河流域景观生态安全时空变化特征及规律,最后利用Geoda探索性空间分析技术,研究了景观生态安全的空间关联性及异质性,完成对玛纳斯河流域绿洲景观生态安全的动态评价。主要结论如下:
  (1)1994年-2015年间,玛河流域耕地和建设用地的面积不断扩大。耕地面积扩大主要集中分布在绿洲与山区或绿洲与荒漠的过渡地带,多属玛河流域经济较落后的农牧业区,主要靠扩大耕地来满足经济的粗放增长,其扩张速度趋缓但生态安全风险较大。新增建设用地主要分布在石河子市、玛纳斯县、沙漠湾县等城市周边地区,呈连续扩张趋势,扩张速度不断加快,生态安全问题未得到足够重视。主要占用草地、林地、水域和未利用地,自然景观及生态用地类型趋于减少,生态安全隐患较多。
  (2)景观格局指数变化不均衡,景观多样性减少而异质性增大。主要表现为绿洲外围斑块形态的不规则性、复杂性、异质性增加,而内部降低;其中绿洲内部景观多样性降低,廊道复杂性增大,人工绿洲稳定性强,但绿洲外围景观多样性及廊道复杂性都呈减少趋势,削弱了天然绿洲景观的稳定性,其中流域中部绿洲的变化明显大于南部山区和北部绿洲荒漠过渡带。
  (3)玛河流域绿洲景观生态安全度在空间上趋于集聚且呈下降趋势。“热点”和“冷点”的分布说明人类活动的空间集聚强度与景观生态安全的集聚程度高度一致,流域中游绿洲生态安全度的下降幅度远大于上游及下游绿洲生态安全度的提高,表明节水灌溉技术的推广应用及城市化进程的加快,并没有根本遏制流域绿洲生态安全退化的趋势。因此,人工绿洲扩大及景观异质性增大是影响流域景观生态安全状态的主要原因,应高度关注新型工业化、城市化对干旱区内陆河流域景观生态安全及格局稳定的潜在影响。
[硕士论文] 田洁
应用数学 辽宁师范大学 2017(学位年度)
摘要:麦蚜种群是危害小麦生长的主要害虫,常年造成小麦减产10%以上,灾难年部分地区甚至高出30%.由于蚜虫具有极强的繁殖力和较短的生活周期,使其暴发频率较高,这给防治工作带来了诸多困难,有必要对其做进一步研究.为此本文拟以麦蚜生态系统为研究背景,根据实验数据建立麦蚜生态模型以揭示蚜虫种群爆发的生态学机制,具体内容如下:
  第一部分,基于现存实验数据,首先利用SPSS软件绘制状态变量和控制变量的散点图,确定蚜虫生态系统的突变现象并建立尖角突变模型.然后利用回归分析方法检验模型的合理性.最后确定了尖角突变模型的稳定安全区、潜在危害区和稳定危害区,为预测蚜虫种群的爆发提供依据.
  第二部分,基于现存实验数据,首先根据聚类分析方法确定T-S模糊模型的规则个数.然后利用ANFIS,以麦蚜种群内禀增长率为状态变量,分别建立具有高斯、三角和梯型隶属度函数的T-S初始模糊模型.随后根据误差分析方法选择了与原始数据拟合程度最好的模型类型.最后通过ANFIS训练流程建立相应的T-S模糊模型,并通过模型仿真验证该模糊模型中的突变现象,从新的视角揭示了麦蚜生态系统的爆发现象.
  本文研究初步实现了理论与实际的结合.
[硕士论文] 刘秀雨
应用数学 江苏大学 2017(学位年度)
摘要:生态系统具有复杂性和多样性,对应的种群生态系统模型具有着丰富动力学性质,因而探究种群生态系统理论中的奥秘已成为当下的热点研究课题之一。值得一提的是,由于诸如多时滞、率依赖等影响因素广泛存在于种群生态系统,因此考虑这些因素能够更加贴切的描述自然生态系统的真实状态。基于此背景,本文重点讨论了两类含多时滞的捕食-食饵模型的动力学特征及其性质。
  本研究主要内容包括:⑴对国内外的研究现状作了调查并进行归纳整理,给出了选题的背景及意义。⑵探究了含率依赖、反馈和妊娠时滞的HollingIII功能反应函数生态传染病系统模型。在系统中将两个时滞项看作分岔参数,深入地讨论了该模型正平衡点的稳定性,并且应用Hopf分岔理论,给出了平衡点处发生Hopf分岔的条件。运用动力学理论得到了系统的分岔方向和相应的周期解,最后模拟验证了本文的结论。⑶研究了带有阶段结构、功能反应函数、选择收获时滞以及避难时滞的捕食-食饵系统模型。同样地,结合稳定性理论和分岔理论探究了该模型的分岔条件及周期解,与之前不考虑食饵避难因素的模型相比,此模型更具有避免食饵灭绝的现实意义,数据模拟验证理论分析的正确性。⑷总结了本研究工作,同时指出了需要改进之处,并对今后进一步的研究目标及方向作出展望。
[硕士论文] 田丰
数学 江苏大学 2017(学位年度)
摘要:捕食者的捕食行为是导致食饵种群早期死亡的一个重要原因.食饵种群通常会使用避难所来减少被捕获的风险.在种群动力学中,以个体尺寸为特征的避难所结构对系统的影响是研究的热点之一.本文主要研究捕食者-食饵种群中突变食饵入侵常驻食饵的能力在很大强度上依赖于特异性参数对食饵尺寸避难所保护下可捕获比例成分间的调节。
  本研究主要内容包括:⑴介绍捕食者-食饵系统的研究背景及意义和常微分方程的相关理论知识.在考虑种群基因表现型的基础上,又介绍了进化动力学的相关理论与知识。⑵种群的某种基因表现型能力决定的个体尺寸差异会导致捕食者不同的成功捕获率.通过种群模型来研究食饵的尺寸避难所结构是如何影响捕食者-食饵种群的进化,其中避难所的结构依赖于可捕获的比例,把尺寸避难所保护下的可捕获比例分成两种情况:一种是食饵各自避难所结构下的可捕获比例,另一种是食饵不同尺寸避难所保护下可捕获比例的加权平均,通过定义特异性参数来调节它们两者之间的权重.并且通过运用常微分稳定性理论,得出突变食饵可入侵的充分条件,在此基础上得出突变食饵入侵并且生存导致常驻食饵和捕食者的灭绝,突变食饵与捕食者共存且常驻食饵灭绝,常驻食饵与突变食饵共存且捕食者灭绝以及三者共存的结果。⑶考虑食饵与捕食者内部单一基因型策略的个体尺寸避难所结构.假设种群的环境容纳量、捕食率和个体尺寸避难所都直接依赖于基因型策略.因此,建立具有进化系统的捕食者-食饵模型来研究由不同基因型策略决定的避难所结构对种群之间进化动力学的影响.进一步,通过进化动力学的观点可发现决定尺寸避难所结构的基因型奇异策略在特异性参数调节可捕获比例成分下,存在着进化不稳定策略、连续稳定策略和进化分支,以及可能发生进化自杀的一些条件。
[硕士论文] 张江
科学技术哲学 山西大学 2017(学位年度)
摘要:20世纪起,生态系统概念的提出和发展全部都离不开对生态学整体论的认识与探讨,伴随着本体论与方法论上对生态学整体论地位的不断调整,生态系统的研究在近一个世纪内取得了瞩目的进展。
  本文第一章对整体论以及生态系统的概念溯源进行了历史梳理,第二章介绍了在20世纪初系统生态学的出现成为生态学研究的核心,系统生态学的研究普遍带有整体论的观点,而方法论上还原的手段也是必不可少的。奥德姆兄弟的研究将生态系统整体论与还原论之争推向了一个至高点。并借用莱文斯的观点对生态系统中的整体论认识进行了新的解读。第三章分析了当下对于生态系统中核心问题的研究,有关生物多样性、生态系统功能以及生态系统功能实验的研究越来越多,而生物多样性与生态系统功能的争论离不开生态系统生态学中多样性和稳定性之间关系的研究,多样性稳定性之间的正相关的关系通常与某种形式的整体论相关,而怀疑论者则普遍与还原论相关联。关于生态系统功能概念的模糊定义,使得对生态系统研究中认识论上的整体论与还原论再一次对立。第四章探讨了当代关于生态系统的研究,能量、物质以及生态系统的“连通性”都是我们应该关注的重点,因而引入进化理论的观点对生态系统的研究来说是不可或缺的。新的地球系统观的兴起,使越来越多的人开始关注生物多样性的丧失以及生态系统的功能研究问题,在有机体不断发生演化的过程中,进化理论的引入弥补了实验模型的不足,因此引入进化理论的生态系统整体论研究是有必要的。通过这几章的探讨,我们认为对于生态系统的研究来说,在承认整体论的本体论地位基础上,方法论上引入还原论的观点也应该与整体论相并重的。通过进化理论下的生态学整体论发展视角可以帮助建立关于生态系统概念起源与发展的完整描述,从哲学层面阐释生态系统的本质以及理论形态的演变进程与发展方向。
[硕士论文] 张笑玲
数量生态学 石河子大学 2017(学位年度)
摘要:科技的发展,加速了工业化的进程,使人们得到了许多便利,但随之而来的环境污染问题却日益严重,并且已经威胁到在其中生存的各种生物的日常生存。而生存于自然界中的种群必然与周围的生物息息相关,生物群落中各物种之间的相互关系,通常是围绕物质、能量、信息和栖所等方面展开的。在一个共同的自然环境中生存的两种群之间的相互作用有互惠共存、相互竞争、捕食者与被捕食者及寄生物与寄主。三种群及一般的多种群之间的相互作用显然要比两种群间的相互作用要复杂,本文研究污染环境下三种群随机互惠、竞争、一食饵两捕食者与两食饵一捕食者这几种关系。并且,通过研究各相互关系所对应的生态模型,获得了各种群趋于局部灭绝、随机非平均持久与随机弱平均持久的充分条件,随之得到了各种群随机弱平均持久与趋于灭绝之间的阈值;并且通过数值模拟对所得结论进行验证。
[硕士论文] 张添佑
景观生态学 石河子大学 2017(学位年度)
摘要:土壤盐渍化已成为生态学,农学,地理学等众多学科关注的重要问题,尤其在干旱、半干旱区域。土壤盐渍化遥感监测技术是掌握土壤盐渍化空间分布和时间演变的重要手段,然而目前遥感数据获取土壤盐渍化的精度并不能满足各学科的需求。本研究基于遥感影像和地表同步观测数据,定性和定量分析了 Radarsat-2影像对土壤盐渍化信息表达的潜力,以尺度效应原理及遥感指数构建原理,分析了Landsat8对土壤盐渍化反演的遥感指数构建及改进,以期获取更高精度的土壤盐渍化遥感反演数据,为各学科提供基础数据服务。
  本研究主要得出以下主要结论:
  1.通过分析Radarsat-2后向散射系数影像特征得出HH、VV同向极化与VH、HV交叉极化下的后向系数值域有明显的差异性,后向散射系数图像与光学遥感影像相比,没有明显的地物几何特征,影像破碎,不易识别地物。HH、VV、HV、VH极化模式下的后向散射系数与土壤电导率的定量关系得出后向散射系数并不能够直接用于反演土壤盐渍化。Pauli极化分解后的极化合成图中,地物的几何信息得到了增强,研究认为极化分解能够使得土壤盐渍化信息在 PolSAR影像特征上得到更好的表达。
  2.在耕地地表特征下无土壤盐渍化的生长状况良好,在光谱曲线上也表现出健康植被的生长特征;中度盐渍化和轻度盐渍化的光谱曲线差异性并不明显,但是,中度盐渍化条件下的植被生长明显受到抑制。在非耕地地表特征下,无土壤盐渍化条件下的植被生长状况良好,在近红外和绿光波段反射率较高;轻度土壤盐渍化对植被生长影响并不明显,光谱反射率曲线特征与无土壤盐渍化的差异性不大;中度和重度土壤盐渍化条件下的绿光波段反射率有较明显的波动,这与耕地条件下的植被光谱特征一致。
  3. Landsat8_OLI影像的波段反射率特征分析得出,无盐渍化和轻度土壤盐渍化的光谱特征上, G波段在土壤盐渍化遥感反演的指数构建中要优于B波段的特征,NIR波段是无土壤盐渍化指数构建的必选波段;在中度和重度盐渍化中,B、G、R波段的相关性显著,其中G和R的相关性高于B和R的相关性,NIR波段与其余波段之间的相关性不明显,B和R在土壤盐渍化反演遥感指数构建中优于G和R,NIR的波段特征表明在重度盐渍化反演的遥感指数构建中并不可行。
  4.在耕地地表特征下,NDVI与土壤电导率的相关性最高,R2为0.84,SI_1与土壤电导率的相关系数R2为0.82,NDVI优于SI_1;非耕地地表特征下,NDVI与土壤电导率的相关系数R2为0.78, SI_1与土壤电导率的相关系数R2为0.85,SI_1优于NDVI,这与波段分析的结果是一致。
  5.归一化植被指数(NDVI)和第一盐分指数(SI_1)加入G波段进行改进,结果表明,增强的植被指数(MNDVI)在耕地地表特征下与土壤电导率的相关系数R2从0.84加到0.86,增强的盐分指数(MSI_1)在非耕地地表特征下与土壤电导率的相关系数R2从0.85增加到0.87,两个指数在不同的地表特征下都实现了与土壤电导率的增强作用。
[硕士论文] 梅亚军
自然地理学 西北大学 2017(学位年度)
摘要:随着我国社会经济的快速发展,人地相互关系也在不断发生着变化,如何将生态系统服务评估结果有效的、科学的纳入到人类活动决策当中,已受到国内外学者的广泛关注。
  本文以生态脆弱区米脂县为研究区,通过差异权重法、通用土壤流失方程模型和InVEST模型分别对研究区2009年和2013年耕地生产服务、土壤保持服务和生境服务等3种最为典型的景观服务进行了量化与空间化制图,分析了景观服务空间分布以及动态变化特征。在此基础上,对以上三种景观服务之间的相互关系进行分析,并对研究区2009年和2013年综合景观服务进行制图与分析,最后对研究区景观服务冷点和热点进行空间动态表征。研究结果表明:
  (1)差异权重法可有效表征不同因素对单一景观服务的影响。通过对单一景观服务的不同影响因素进行权重设置,并结合实际调研数据,可较为真实地反映研究区不同类型景观服务的空间分异。对耕地生产服务影响而言,4个因素的影响各异,单位面积上的投入对耕地产出影响最大;但从整体来看,自然因素对研究区耕地生产服务的影响大于人文因素的影响,在自然因素中,高程对耕地生产服务的影响比较显著。
  (2)不同类型景观服务空间分异有较大差异:高类型的耕地生产服务主要分布于米脂县中部,低类型主要位于米脂县的南部和东北部;高类型土壤保持服务主要分布在米脂县的东部与西部,低类型的土壤保持服务分布在研究区中部;高类型的生境服务主要分布于研究区中部川道、东部以及西部的局部区域,低类型遍布整个研究区,但中部以及东部的局部地区相对较为集中。在2009年至2013年面积变化中:高类型的耕地生产服务面积增加了18.42km2,中类型和低类型分别减少了25.12km2和19.04km2;高类型和中类型的土壤保持服务面积分别增加了59.04km2和45.38km2,而低类型的土壤保持服务减少了104.42km2;高类型的生境服务面积增加了约114.86km2,中、低类型的生境服务面积分别较少了51.13km2和63.74km2。
  (3)通过三种景观服务的相互作用分析可知:耕地生产服务与土壤保持服务、耕地生产服务与生境服务之间呈现出权衡关系,土壤保持服务与生境服务之间则存在着协同关系;高类型的综合景观服务主要分布在米脂县中部川道地区以及其周边几条主要沟道区,低类型的综合景观服务主要集中分布在米脂县中部城区附近,东部与西部的局部地区也有分布,但是相对较为分散,2009年至2013年高类型的综合景观服务增加了129.61km2,低类型的景观服务减少了55.51km2,总体上研究区景观服务得到一定提高;景观服务热点主要集中在研究区中部,冷点则集中分布于研究区的东部,2009年至2013年,景观服务热点明显增加,冷点稍有减少,其中银州镇景观服务热点最多,李站乡和姬家岔乡热点最少。
[硕士论文] 孙丽川
化学 湖南科技大学 2017(学位年度)
摘要:为了解稻田浮游藻类群落的多样性,以常规水稻和转Bt水稻“华恢1号”为试验材料,连续3年在湖南湘潭试验基地进行大田试验,对常规稻田浮游藻类群落多样性和转Bt水稻华恢1号稻田浮游藻类群落多样性进行分析,并对比常规稻稻田生境和转Bt水稻稻田生境浮游藻类群落的多样性。
  本研究主要内容包括:⑴常规水稻稻田浮游藻类群落主要由硅藻门、绿藻门、蓝藻门、裸藻门、甲藻门和隐藻门等组成。2012年共采集到浮游藻类6门69属149种,其中蓝藻门8属19种、绿藻门32属59种、硅藻门22属55种、裸藻门4属11种、甲藻门2属3种、隐藻门1属2种;2013年共采集到浮游藻类5门69属159种,其中蓝藻门12属24种、绿藻门29属66种、硅藻门22属55种、裸藻门4属12种、甲藻门2属2种;2014年共采集到浮游藻类6门70属154种,其中蓝藻门11属18种、绿藻门29属65种、硅藻门21属54种、裸藻门4属12种、甲藻门3属3种、隐藻门2属2种。浮游藻类的物种组成结构三年内整体上无明显变化,且稻田浮游藻类的丰富度保持较高水平,个体数量303.1~502.7,多样性指数3.98~4.40,均匀性指数0.833~0.905,优势集中性指数0.0178~0.0249,稻田水体为贫营养型,清洁水体,浮游藻类群落稳定性高。⑵转Bt水稻稻田浮游藻类主要由绿藻门、硅藻门、蓝藻门、裸藻门、甲藻门、隐藻门和金藻门等组成。2012年共采集到浮游藻类7门68属147种,其中蓝藻门8属15种、绿藻门29属56种、硅藻门23属61种、裸藻门4属10种、甲藻门1属2种、隐藻门2属2种、金藻门1属1种;2013全年采集到浮游藻类6门67属156种,其中蓝藻门10属16种、绿藻门31属69种、硅藻门20属56种、裸藻门4属12种、甲藻门1属2种、隐藻门1属1种;2014全年采集到浮游藻类7门72属156种,其中蓝藻门11属17种、绿藻门30属66种、硅藻门22属56种、裸藻门4属12种、甲藻门3属3种、隐藻门1属1种、金藻门1属1种。三年内浮游藻类的物种组成整体上无明显变化,且稻田浮游藻类的丰富度保持较高水平,个体数量301.1~488.5,多样性指数4.16~4.46,均匀性指数0.831~0.904,优势集中性指数0.0171~0.0238,稻田水体为贫营养型,清洁水体,群落稳定性高。⑶两类生境浮游藻类群落相似度和优势种亚群落相似度较高。2012全年在常规稻生境采集到浮游藻类6门69属149种,在Bt稻生境采集到浮游藻类7门68属147种,两生境共有的浮游藻类142种,两生境共有的优势种17种,两类稻田浮游藻类的物种组成相似度为0.9595,优势种相似度为0.5862;2013全年在常规稻生境采集到浮游藻类6门69属159种,在Bt稻生境采集到浮游藻类6门67属156种,两生境共有的浮游藻类146种,两生境共有的优势种为17种,两类稻田浮游藻类的物种组成相似度为0.9270,两生境优势种相似度为0.5231;2014全年在常规稻生境采集到浮游藻类7门70属154种,在Bt稻生境采集到浮游藻类7门72属156种,两生境共有的浮游藻类152种,两生境共有的优势种为18种,两类稻田浮游藻类的物种组成相似度为0.9806,两生境优势种相似度为0.6923。两类稻田的物种丰富度、个体数量、Shannon-Winner多样性指数、均匀性指数、与Simpson优势集中性指数等群落特征参数均无显著差异,且随时间的动态变化趋势也基本一致,Bt稻生境与常规稻生境浮游藻类的群落多样性未见显著差异。
[硕士论文] 班立云
应用数学 湖南师范大学 2017(学位年度)
摘要:随着社会的发展,人们发现生物数学正在发挥着巨大的作用.科学家们已经建立了很多生物数学模型,而其中捕食-被捕食模型的研究最为广泛.通过分析捕食-被捕食模型可以更好地提醒和指导人们保护和改造环境,从而对维护种群共存和生态环境的可持续发展有着极其重大而深远的意义.人们主要研究了捕食-被捕食系统的动力学性质,例如永久性、一致持续生存和灭绝性等.本文主要利用比较原理和Lyapunov函数得到该系统永久性与全局吸引性的充分性条件.本文由以下三章构成:
  第一章主要概述了预备知识、研究背景和本文的主要工作.
  第二章主要运用比较原理,研究了一类捕食-被捕食系统的永久性问题.
  第三章主要通过Lyapunov函数,研究了一类捕食-被捕食系统的全局吸引性问题.
[硕士论文] 彭丽媛
景观生态学 石河子大学 2017(学位年度)
摘要:土地利用/覆被变化是引起全球及区域生态环境变化的核心动力。伴随大规模工业化、城市化的快速推进,干旱区人工用地规模、强度不断扩大,自然地类受到不同程度的干扰或替代,干旱区土地利用类型及结构都发生了较大变化,使绿洲化进程不断加快的同时,荒漠化危害也在不断蔓延,沙漠化、盐渍化扩大难以遏制,绿洲土地利用变化在发展边疆社会经济、改善各民族民生福祉的同时,也给当地的生态环境带来了巨大压力。如何科学合理地开发利用土地资源,推进土地利用与生态环境协调发展,是干旱区农业现代化和新型城镇化建设必须解决的重大问题。
  以新疆玛纳斯河流域(玛河流域,下同)为研究对象,根据能量生态学及景观生态学原理,用遥感识别及 GIS空间分析方法,先定量分析土地利用变化特征;然后借助 RSEI(遥感生态环境指数),实证研究流域生态环境质量变化趋势;最后通过建立土地利用变化与生态环境质量变化关系及模拟模式,系统分析了土地利用变化引起的生态环境质量时空分异过程及格局,探究了23年玛河流域土地利用变化下的生态环境质量变化。结果显示:
  1、本文从土地利用类型数量变化、结构变化及转移方向这三个角度来分析玛河流域1993-2016年的土地利用变化特征。①1993-2016年玛河流域土地利用数量变化整体上呈现“三增四减”的现状,流域自然用地面积逐期减少,人工用地面积不断增加,流域内部人工痕迹明显。②从转移矩阵上看,土地利用类型转移频繁,形式多样,耕地和建设用地以转入为主,未利用地、荒漠、林地、水域以转出为主,这表明受人类活动影响,流域内土地利用结构发生较大变化。③受干旱区MODS系统的影响,山地、洪积扇、洪积平原和荒漠区土地利用类型差异明显。
  2、基于 RSEI的生态环境质量特征,将生态环境质量指数分成差、较差、一般、良和优5级。通过转移矩阵分析总体上呈现“四减一增”,差、较差、一般、良等级面积减少,优等级面积剧增,流域生态环境质量得到了明显改善。优等级主要分布在绿洲耕地及山区林地,并向上游洪积扇及两侧阶地扩展,说明了人类作用于土地覆被,致使生态环境发生明显变化。对流域3期生态环境质量图进行空间差值分析得知,玛河流域生态质量改善区明显多于恶化区,改善区集中分布在绿洲内部耕地,大量未利用土地改造成耕地;恶化区集中分布在林地、建设用地和水域。
  3、土地利用类型、结构的变化影响生态环境质量发展变化。这种变化从生态环境角度可以划分为两种,一种是对生态环境有积极的影响,表现在荒漠、未利用地被耕地和建设用地所代替,生态环境质量有所改善;另一种是对生态环境有负面的影响,主要变现为林地和水域面积持续减少,致使流域生态环境更加的脆弱。
  本文在前人对玛河流域相关研究的基础上,通过探讨土地利用与生态环境质量之间的内在关系,研究发现土地利用类型及结构变化对生态环境质量产生明显影响,土地利用的分布格局也大体上决定了生态环境质量的分布格局,该研究对促进干旱区流域土地利用结构调整、维护绿洲生态平衡有重要现实意义。
[博士论文] 田旺
动力工程及工程热物理;可再生能源与清洁能源 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2017(学位年度)
摘要:生物多样性与生态系统功能的关系是生态学研究的核心问题之一。近年来,由于人类活动和全球气候变暖造成水体富营养化越来越严重。作为水生态系统最主要的初级生产者和消费者,浮游植物和浮游动物具有增长速度快、繁殖周期短以及对环境变化敏感等特点。浮游生物的灭绝往往会带来很多灾难性的后果,如水华爆发和大量物种的二次灭绝。生态学家在研究浮游生物多样性对群落生产力和稳定性的影响时得到很多矛盾的结论,且其影响机制尚不明确。此外,大部分研究是基于实验室人为培养的生物群落,对自然水生态系统的探索较少。
  在该研究中,我们于2011到2014年各季节对南四湖浮游生物进行连续取样与分析,研究了浮游生物的物种组成、密度和生物量的时空分布规律;应用典范对应分析(Canonical correspondence analysis,CCA)研究了环境因子对浮游植物和浮游动物的影响;探索了浮游生物物种多样性与群落生产力(用群落生物量衡量)和修正的群落生产力(资源利用效率,Resource use efficiency,RUE)的关系;浮游生物物种多样性对群落时间序列稳定性(Temporal stability index,TSI)的影响及影响机制;在与南四湖相邻的七星湖进行长期、高频率取样监测,研究环境因子长期变化的均值和波动的剧烈程度对浮游植物TSI的影响。主要结果如下:
  1)调查期间南四湖共鉴别出浮游植物8门78属138种,其中绿藻门60种,硅藻门33种,蓝藻门20种。各季节浮游植物密度均值在5.09×105个/L到6.95×106个/L之间变化,生物量均值在0.44mg/L到5.46mg/L之间变化。CCA结果表明,水温(WT)、总氮(TN)、总磷(TP)和氨氮(NH4+-N)是影响浮游植物的主要因素。南四湖共鉴别出浮游动物78种,其中原生动物17种,轮虫37种,枝角类12种,桡足类12种。各季节浮游动物密度均值在1474.1个/L到5266.3个/L之间变化,生物量在0.72mg/L到3.13mg/L之间变化。CCA结果表明,WT、水体透明度(SD)和营养盐是影响浮游动物的主要因素。
  2)浮游植物物种丰富度与群落生物量的关系随季节变化:冬季和春季成正相关;夏季成负相关;多样性高的群落在WT低时有更高的生物量,在WT高时有较低的生物量。浮游动物物种丰富度与群落生物量在四个季节都呈正比,轮虫和桡足类物种丰富度与群落生物量的关系最强。浮游植物物种多样性还会对浮游动物生物量产生影响:在春季,两个变量呈显著正相关,浮游植物物种丰富度主要通过增加原生动物和枝角类生物量影响浮游动物群落;在其它季节,很多浮游植物物种丰富度对部分浮游动物类群生物量有正的影响。此外,原生动物的物种丰富度在各个季节都与蓝藻生物量呈显著负相关,表明增加原生动物物种多样性是抑制蓝藻爆发的有效途径。浮游植物物种丰富度与群落RUE呈正比,与浮游动物RUE呈反比,说明多样性高的浮游植物群落利用资源的能力强,且抵抗捕食的能力强;浮游动物物种丰富度与群落RUE呈单峰曲线关系,与浮游植物RUE没有显著关系。此外,随着蓝藻生物量比例的升高,浮游植物RUE逐渐增加而浮游动物RUE逐渐降低;随着TP浓度的升高,浮游动物的RUE逐渐降低。
  3)浮游生物类群的TSI之间存在显著差异,枝角类、桡足类和轮虫的TSI最高,其次为原生动物,浮游植物的TSI最低。浮游植物不同类群的物种丰富度与TSI有较复杂的关系:蓝藻和硅藻呈单峰曲线关系;裸藻呈二次凹面曲线关系;绿藻和总浮游植物物种丰富度对群落TSI没有显著影响。浮游植物物种多样性主要通过“组合效应”影响群落TSI。浮游动物物种多样性对群落TSI也有影响:原生动物、轮虫和总浮游动物呈显著正相关;枝角类和桡足类相关系数不显著。“超产效应”和“组合效应”是主要的影响机制。浮游植物物种丰富度与原生动物、轮虫和总浮游动物的TSI呈显著正相关,与枝角类和桡足类的TSI的相关系数不显著。浮游植物物种多样性主要通过“营养级超产效应”以及较弱的“营养级组合效应”影响浮游动物TSI。浮游动物物种丰富度与蓝藻TSI呈显著正相关,与裸藻的TSI呈二次凹面曲线关系,与绿藻、硅藻和总浮游植物TSI的相关系数不显著。浮游动物物种多样性主要通过较弱的“营养级超产效应”、“营养级组合效应”和“营养级异步性效应”影响浮游植物TSI。
  4)环境因子长期变化均值和波动的剧烈程度(用标准差衡量)都对浮游植物TSI有影响。溶解氧(DO)和pH均值对浮游植物TSI有正的影响;TN和NH4+-N浓度均值对浮游植物TSI有负的影响;WT均值对浮游植物TSI没有影响;而TP均值与浮游植物TSI呈单峰曲线关系。DO和pH均值通过增加浮游植物总平均生物量提高群落的TSI;而TN和NH4+-N浓度均值通过增加群落生物量的波动降低群落TSI。TN标准差与浮游植物TSI呈显著负相关;NH4+-N和TP标准差与浮游植物TSI呈单峰曲线关系;而WT、DO和pH的标准差对浮游植物TSI没有影响。营养盐的波动主要通过增加浮游植物总生物量标准差降低群落TSI。因此,在局域尺度上,营养盐的均值和波动都会降低浮游植物TSI。
  该研究的意义,在理论上有助于理解自然水生态系统中浮游生物多样性对群落生产力和稳定性的影响及影响机制;在应用上有利于维持水生态系统健康和稳定、保护生物多样性以及抑制藻类爆发。
[硕士论文] 覃姜色
数学 广东工业大学 2017(学位年度)
摘要:生态位构建是指有机体通过自身新陈代谢、活动和选择行为,部分的创建和部分的毁灭自身或其它有机体的进化生态位,进而改变其环境中生物与非生物自然选择源的一种能力.生态位构建体现的是有机体与环境在进化过程中的相互反馈关系.通过这种反馈,使进化成为自然选择与生态位构建共同作用的过程,进而引起进化惯量、进化动量、自催化效应、进化时滞、导致有害基因固定、支持稳定多态现象、消除其他稳定多态型或影响进化系统的不稳定性等一系列进化结果.作为生态学中的基本核心理论,生态位构建不仅丰富了现有的进化思想,还为物种适应性的研究提供了新的理论依据,也为解释不同尺度上的进化生态学现象提供了有效的机制模式.然而,目前关于生态位构建理论的研究除了双位点种群遗传模型外,多以生态学模型或试验研究为主,缺乏有效的进化模型理论,该理论可以引起重要的进化作用.因此,本文将以有机体的生态位构建特征为研究对象,利用进化入侵分析方法之一——进化分布动态模型与分析方法,探究具有构建特性的有机体的进化动态与表型分布模式及其对物种形成、多态维持机制以及进化稳定条件等方面的重要影响,从而阐明生态位构建特征对生态系统下物种进化的作用记录,评价生态位构建理论对物种适应性进化的意义.本文主要分为四个部分:一、介绍适应性进化动态和进化分布动态的基本理论研究方法,概况总结生态位构建基本内容以及当前的国内外研究;二、建立具有特征构建的单物种进化分布模型,并对其进行数值模拟.结果表明:表型特征的进化轨迹出现分岔,即进化分支.初始的表型特征逐渐消亡,形成新的特征子物种,物种呈现出多样性的分化特点.系统中不同的参数还会对物种的分化速度有影响.而在非对称情况下,物种的多样性出现了递减趋势,特征密度则出现不同的变化;三、建立具有生态位构建特征的互惠系统的协同进化动态模型,通过对其进行数值模拟发现:不同特征之间的种内竞争核、生态位构建宽度等参数指标会对物种的多样性产生显著的影响;四、结论及展望.
  本文在生态位构建理论的研究中首次使用进化分布动态模型.直接以有机体的进化特征为研究目标,探讨其在构建作用下的进化动态与分布模式,具有明显的创新性.这对于进一步发展生态位构建理论提供了有效的理论支持和丰富的研究模式.
  
[硕士论文] 胡昌全
系统分析与集成 山东大学 2017(学位年度)
摘要:自然界中的分形现象无处不在,它已经被广泛运用于数学、化学、物理学、生物学、地质学、经济学等领域.Julia和Mandelbrot集是分形理论中两个经典的由复系统产生的分形集,已在控制理论、图像处理、拓扑结构分析、特性分析、扰动分析等层面得到广泛研究.本论文首先对一类实系统M-J集的分形特征和控制问题进行了理论层面的相关研究,然后把所得到的理论成果运用到了海洋藻类细胞生长的控制问题中,达到了有效的生长控制效果,同时把分形理论用于预测和分析全球变暖问题.本论文具体工作如下:
  1.一类广义Logistic映射的分形特征与同步
  讨论了一类二维广义Logistic实映射的M-J集.利用盒维数法,计算了该映射Julia集的分形维数.在系统不动点易求的情况下,利用线性反馈控制法,实现了该系统Julia集的控制.由于非线性系统的复杂性,系统的不动点往往不易求,此时采用缩放控制法,实现了该系统Julia集的控制.根据两个系统Julia集同步的定义,通过非线性耦合控制法和梯度控制法分别实现了具有不同参数的两个实系统Julia集和Mandelbrot集的同步.
  2.环状异帽藻和具齿原甲藻细胞生长过程中的分形特性
  引入环状异帽藻和具齿原甲藻细胞生长模型,根据对上述广义Logistic实映射M-J集分形性质的相关讨论,构造了环状异帽藻和具齿原甲藻细胞初始密度的集合和干扰其生长的环境因子的集合.通过最优控制法和数学变换的方法,达到了使环状异帽藻和具齿原甲藻细胞按预定的生长目标进行生长的效果.另外,通过非线性耦合的方法,分别实现了两个不同的环状异帽藻和具齿原甲藻细胞初始密度集合和干扰环状异帽藻和具齿原甲藻细胞生长环境因子集合的近似或相同行为.
  3.全球变暖的分形分析与预测
  利用空间复动力系统的填充Julia集描绘北极冰川随温度参数变化而融化的过程;同时,利用平面复动力系统的填充Julia集描绘岛屿和冰层面积随温度参数变化而不断变化的过程;利用盒维数法,分别计算了岛屿和冰层的分形维数,并建立了岛屿、冰层面积与分形维数、温度参数之间的关系,从而达到对地球未来海平面上升导致陆地面积减少进行预测的效果.
[硕士论文] 张棉棉
运筹学与控制论 山东大学 2017(学位年度)
摘要:研究生物种群的数量增长模型对于人类社会的发展有着重要的意义,其在控制人口、调配社会资源、监控和改善生态环境、保护物种和开发养殖业等方面都有重要应用。近年来,生物数学得到不断发展,生物数学模型也得到了很好的运用。人们在研究种群时,最为关心问题是种群是否具有一个正的平衡态,以及这个平衡态是否能够保持稳定。而在数学上,种群平衡态就是关于种群竞争模型解的稳定性问题。
  本文对Lotka-Volterra竞争模型、连续的种群竞争模型和复数域上的种群竞争模型分别进行了分析。其中,Lotka-Volterra种群竞争模型奠定了竞争模型的基础。本文首先把分形几何中Julia集的思想和方法应用于Lotka-Volterra种群竞争模型,并建立了该竞争模型的Julia集,采用反馈控制方法对其加以控制,并且考虑了不同参数下竞争模型的同步,使得其中一个Julia集同步到另一个Julia集。
  其次,对连续的种群竞争模型进行了分析,离散化并建立了该竞争模型的Julia集,采用反馈控制法以及最优控制法对其加以控制,同时计算每一Julia集所对应的分形盒维数,利用分形盒维数的值刻划Julia集和吸引域的复杂性。
  以上研究内容是把Julia集的思想和方法放在实数系统范围内考虑的,但Julia集自身是定义在复数域上的,因此文章最后把Julia集推广到复系统种群竞争模型中。将种群竞争模型拓展到复数域,并把分形Julia集思想应用于离散化的种群竞争模型,利用Jury准则判断系统的稳定性,并建立复种群竞争模型的Julia集,从种群初始数量考虑对模型的影响。并通过反馈控制和追踪控制对模型Julia集加以合理的控制;在实际生态系统中,就是对种群数量加入人为的干扰,从而达到保护生物种群,保持生态平衡的目的。为方便,本文将讨论的范围仅限于两种群之间的竞争关系上。
[硕士论文] 胡凯
海洋生物学 汕头大学 2017(学位年度)
摘要:鹅肠菜(Endarachne binghamiae)是一种经济海藻,在我国东南沿海均有分布,盛产于我国浙江省嵊泗群岛至广东省硇洲岛间的沿岸以及台湾省,具有食用和药用等经济价值,目前主要以野生群体存在。由于沿海环境的变化和人为过度采集,近年来鹅肠菜的生物量呈现锐减的趋势。本文以鹅肠菜为材料,分别对其环境适应性和中国沿海群体的谱系地理结构进行了研究,主要研究结果如下:
  一、为了了解鹅肠菜的生长及环境适应性,为其后续的人工栽培和开发利用提供技术依据,在不同水平的光照强度、温度、盐度培养条件下,通过对鹅肠菜藻体的相对生长速率(RGR)、叶绿素a(Chla)、丙二醛(MDA)、总超氧化物歧化酶(T-SOD)及过氧化氢酶(CAT)含量等指标的测定,来探究其对环境条件的适应性和最适的生长条件。实验结果表明,适合鹅肠菜生长的光照强度范围为6000-9000lux;适宜生长温度范围为12-18℃,最适温度为15℃;适合其生长的盐度范围为25-35,其最适盐度为30。
  二、为了综合调查鹅肠菜在我国沿海的多样性分布情况,探究鹅肠菜系统发生过程,为鹅肠菜遗传多样性和种质保护提供理论参考,基于线粒体DNA(Cox3序列)和核糖体DNA(ITS2序列)对鹅肠菜在我国大陆沿海的9个不同地理群体进行了谱系地理研究。其中,在Cox3序列下,9个群体共发现8个单倍型,单倍型多样性为0.167,核酸多样性为0.00053。ITS2序列下,共发现10个泛单倍型,单倍型多样性为0.782,核酸多样性为0.00445,两种序列单倍型之间分化结构相似。综合其结果来看,我国鹅肠菜群体未发现明显的谱系地理结构,其遗传变异主要发生在群体内,种群间有较大的遗传分化,推测历史上发生过种群的扩张现象。
[硕士论文] 王娜
应用数学 重庆师范大学 2017(学位年度)
摘要:在生态环境中,种群的扩散和迀徙是一个很普遍的现象,且在实际生活中种群的数量变化会受到天气、季节等因素的影响,因此考虑周期环境下具有脉冲效应的种群模型更具有实际意义.另外,利用脉冲微分方程来描述种群动力学的脉冲效应,如害虫治理、捕捞、免疫等成为研究热点.基于此,本文分别考虑在脉冲控制下的单斑块和多斑块的周期系数种群模型,给出害虫灭绝周期解的稳定性与持久性条件.全文主要分为两个部分:
  第一部分主要考虑在不同脉冲时刻收割庄稼、喷洒农药以及释放天敌等因素,研究具有周期系数的脉冲种群控制模型.利用脉冲微分方程比较原理、线性化方法以及Floret原理,得到系统的害虫灭绝周期解的局部渐近稳定性和全局渐近稳定性的充分条件.
  第二部分研究在斑块环境下具有周期系数的植物害虫天敌脉冲控制模型.在第一部分模型的基础上,考虑种群的扩散性,将单斑块模型推广到m-斑块模型,同时考虑在不同脉冲时刻进行收割庄稼、喷洒农药以及释放天敌.利用脉冲微分方程比较原理、线性化方法以及Floquet原理,我们得到系统害虫灭绝周期解全局渐近稳定性的充分条件.然后通过持久性理论得到该系统的持久性条件.最后给出2个斑块情况下的数值例子,从而验证所得结论.
[硕士论文] 刘洋
应用数学 哈尔滨师范大学 2017(学位年度)
摘要:偏微分方程理论来源于物理,化学,生态学和工程学等科学领域,具有强大的实际背景.捕食-食饵模型主要研究种群之间的相互作用,对保护生态方面有重要的意义.考虑到捕食者总会朝着食饵聚集的地方迁移并且捕食者和食饵自身的增长可以按照Logistic型增长,本文研究了一类具有食饵趋向性和Holling-Ⅱ型的捕食食饵模型.
  首先,应用椭圆方程比较原理,得到任意非负解的有界性.然后给出唯一的共存解存在的参数范围,利用线性化方法分析了常数平衡解的局部稳定性;通过定义Lyapunov函数证明了常数平衡解的全局稳定性.最后应用全局分歧理论,证明系统从常数平衡解处发生的稳态分歧,得到了非常数解的存在性.
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