群落构建的中性理论和生态位理论

物种共存和生物多样性维持一直是生态学研究的中心论题。基于物种生态位分化的群落构建理论已经发展了近一个世纪,但我们对群落构建和生物多样性维持的机理仍然不清楚。近年来,群落中性理论以其简约性和预测能力成为群落生态学研究的焦点,但由于其"物种在生态功能上等价"的假设与大量研究结果相悖,同时对自然群落结构的准确预测也只限于少数的生态系统,因而饱受质疑。如今,越来越多的生态学家认为群落构建的生态位理论与中性理论之争的最终归宿应该是二者的整合。在本文中,我们在简要回顾生态位理论和群落中性理论发展的基础上,分析二者之间的主要分歧和互补性,试图梳理二者整合的途径。我们认为,尽管中性理论的发展极大地丰富了群落构建理论,但二者的整合尚处于初级阶段;群落构建零模型假说、中性—生态位连续体假说、随机生态位假说等都不失为有价值的尝试,今后需要在其他类型的生态系统中进行实验验证,以更好地理解确定性过程和随机过程在决定群落构建和生物多样性维持中的作用。

随机需求下的供应链库存控制策略研究

考虑了由多个供应商、一个配送中心组成的二级供应链系统在市场需求为随机情况下的多品种库存问题。通过确定各变量之间的关系,以配送中心损失期望值最小为目标函数,建立了一个混合整数非线性规划模型;利用求解多元函数条件极值的办法来求解该问题模型;最后给出了一个算例进一步诠释了该解法,从而丰富了在面对市场为随即需求下的多品种库存控制策略的研究工作。

重金属在水环境中形态分布的随机模拟

水环境中重金属的毒性，生物可给性，以及活性均与其存在形态密切相关。而重金属的存在形态是由其容量控制参数决定的。水环境中，重金属的容量控制参数在空间上和时间上发生随机变化。本文的目的在于研究容量控制参数的随机变化对重金属形态分布的影响。作者以洋河汞污染为例，将形态分布模型同ＭｏｕｔｅＣａｒｌｏ方法相结合，模拟了河水中ｐＨ值，有机质浓度，总汞含量，以及悬浮物含量的随机变化对汞形态分布的影响。研究结果表明：①容量控制参数的概率分布与汞形态的概率分布不一致；②不能采用河流水质的平均状况来推断汞形态分布的平均状况；

全球气候变化下东北地区针茅的分布预测

在分析1981—1990年间我国东北地区大针茅(Stipa grandis)、克氏针茅(Stipa krylovii)、贝加尔针茅(Stipa baicalensis)、小针茅(Stipa klemenzii)和短花针茅(Stipa breviflora)5种针茅的分布数据和相应的物种分布区气候数据,以及2041—2050年的气候预测数据的基础上,采用数据统计处理与分析的方法,提出了针茅分布关于气候因子的随机预测模型。在Ar GIS9.3界面下,应用Matlab进行程序设计与运行,获得了2041—2050年间5种针茅的最适分布区、次适分布区和可适分布区的预测图。进一步从5种针茅的3种适应分布区域预测图的动态分析表明:除短花针茅外,它们的分布区域都有向北漂移现象,且大针茅和贝加尔针茅都向东北方向漂移;克氏针茅和小针茅既有向东北方向,也有向西北方向漂移;而短花针茅的最适应分布区域、次适应分布区域和可适应分布区域比较稳定,仍在原分布区内。同时大针茅和贝加尔针茅的最适分布区、次适分布区和可适应分布区域预测图之间都有很多重叠部分,这也反映了这两种针茅具有相近或相似的生态位。

气候变化对多针茅竞争分布预测与影响分析

在1981-2000年间我国东北地区主要针茅物种的分布区调查数据,以及分布区气候数据基础上,结合针茅类生物学与生态学特征,提取影响针茅物种的12个气候因子指标。引入Gauss竞争原理及统计分析方法,建立起针茅分布竞争的随机预测数学模型,并给出相应算法。获得了2041-2050和2091-2100年针茅的最适应、次适应和可适应竞争分布区域预测图。分析表明:气候变化和种间竞争是影响贝加尔针茅、小针茅和短花针茅的中期竞争分布预测主要原因,而种间竞争是影响大针茅和克氏针茅的中期竞争分布预测的最重要原因;气候变化是影响5种针茅长期竞争分布预测的最重要原因。

与空间格局有关的单种群增长

本文将与格局有关的单种群增长作为随机过程，用概率论中求随机变量函数的概率分布函数的方法预测植物种群空间分布格局的动态。结论认为，在种群为指数增长时，分布格局的聚集度以二倍指数增加；但平均密度变化与格局无关。在种群为Ｌｏｇｉｓｔｉｃ增长时，如生境条件均一，任何具有非均匀格局的植物种群种内竞争的最终结果都是趋于完全均匀的分布格局，得出了与Ｃｏｏｐｅｒ等的实例研究相符的结论。

环境毒素对生物种群影响的随机延迟微分方程模型分析

在环境毒素对生物种群影响的经典模型基础上,引入布朗运动模拟客观存在的随机干扰因素,且考虑到延迟因素,从而构造了环境毒素对生物种群影响的随机延迟微分方程模型,并证明了该模型全局正解的存在性、随机有界性和渐近性质.

随机时滞种群系统解的吸引性和有界性

研究了与年龄相关的随机时滞种群系统模型,运用Lyapunov第二方法和It公式,得到了随机时滞种群系统方程吸引性和有界性的一些结论,给出了保证强解吸引和有界的充分条件.

带有Markovian调制和Poisson跳的随机两种群捕食系统near-optimal捕获问题

讨论了带有Markovian调制和Poisson跳的随机两种群捕食系统的near-optimal捕获问题.应用Eke-land变分原理和It公式给出了带有Markovian调制和Poisson跳的随机两种群捕食系统near-optimal捕获的必要条件.

污染环境下一类随机三种群捕食系统阈值的分析

阈值普遍存在于自然生态系统中,阈值的研究对自然资源保护和生态系统可持续管理具有重要的理论和实践意义。本文研究污染环境下两食饵一捕食者随机三种群捕食模型,运用伊藤微分法则、积分定理、积分中值定理、随机比较定理以及线性代数的相关理论,获得了各种群趋于局部灭绝、随机非平均持久及随机弱平均持久的充分条件,随之得到在一定条件下种群x_1(t),x_2(t)及x_3(t)的随机弱平均持久与趋于灭绝之间的阈值分别为:γ_(10)-α_1~2/2-γ_(11)〈C_0〉*,Δ_2-_2〈C_0〉*,A_3-_3〈C_0〉*。

污染环境下三种群随机互惠系统生存分析

研究污染环境下三种群随机互惠模型,利用随机分析中的随机比较定理、伊藤公式和行列式的依行依列展开规则,获得各种群趋于灭绝、随机非平均持久、随机弱平均持久及随机强平均持久的充分条件,得到各种群随机弱平均持久与趋于灭绝之间的阈值。

污染环境下带有分数布朗运动的非线性随机两种群系统的最优控制

研究了污染环境下一类基于分数布朗运动和年龄结构的非线性随机两种群系统的最优控制问题.首先,通过应用Banach不动点定理证明了该系统存在唯一的非负解,然后利用Ito公式和极大值原理得到最优控制存在的必要条件.

污染环境中具有Markov切换的随机三种群系统的持久性分析

本文研究污染环境下受到毒素和双重噪声扰动的具有Markov切换的随机三种群Lotka-Volterra模型系统,利用随机微分方程相关理论及分析方法,得到该系统随机持久的充分条件,并通过数值模拟显示出相应的理论结果。

浙江普陀山岛森林木本植物的种间关联格局

种间关联不仅反映种间的生态关系,而且能在一定程度上启示群落构建过程与机制。该研究以浙江普陀山森林群落中的93种木本植物为对象,基于二元数据的物种×样方矩阵检验了种对间的关联性。结果显示:在10 m×10 m和20 m×20m两种空间尺度下,普陀山森林群落物种的空间分布总体上有显著的协变关系,但是所观察到的4 278个物种对(93个物种的两两组合)中绝大部分不显著关联,这在一定程度上支持了物种独立性假说。常见种之间的关联强度大于稀有种之间的关联强度,表明物种多优度是种间关联特征的影响因子,同时表明随机因素对物种共存有一定的影响。种间关联随机性检验发现,反映实际群落种间关联特征的方差比率、显著比均落在随机群落(假定物种随机聚合)期望值的2.5%–97.5%阈限之外,证明生态位过程在普陀山森林物种共存格局中也起一定作用。总体而言,植物群落物种成分并不一定是特定物种的组合,物种间的不关联或负关联也并不一定是生态位分化的结果,物种多优度是影响物种空间关联的重要因素。

基于植物多度的群落物种组成与环境关联性分析

揭示群落物种组成与环境的关联性对于理解物种共存机制具有重要意义。传统生态种组划分不仅带有主观性,且难以定量种组–环境的关联程度。本研究以浙江天童31个处于不同生境的植物群落为研究材料,以群落实际物种组成作为研究对象,利用物种多度分别构建了各群落的最大、实际和相对环境选择性指数,并以随机模拟的群落环境关联性作为零假设,通过与实际群落相比较来揭示群落物种组成的环境关联程度;最后,利用环境选择指数(environmental dependence index)与群落生境马氏距离(Mahalanobis distance)的相关分析来确认群落物种组成与环境的关联性。结果表明:最大环境选择指数反映的是现有生境在理论上的最优群落配置组合的环境选择性,实际选择指数可反映群落物种组成对现状生境的选择性,相对环境选择指数可综合反映群落物种组成与环境间的关联性;相对环境选择指数与单独生境因子的相关性不显著,而与表征综合环境特征的Mahalanobis距离显著正相关;随生境异质性增大,群落物种组成的环境专一性更强。此结果为天童常绿阔叶林的群落物种组成与生境关联性提供了新证据,也为如何完善物种与环境之间关系的定量化研究提供了借鉴。

具有脉冲扰动的随机周期单种群扩散模型(英文)

文章研究一个具有脉冲与随机扰动的周期单种群扩散模型.通过构建合适的Lyapunov函数及利用脉冲微分方程比较定理与随机微分方程比较定理,获得种群灭绝和平均持续生存的条件.进而我们确定系统解的均值上界条件.

基于POD方法随机两种群系统的数值解讨论

主要目的是将特征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,简记为POD)方法应用于随机两种群系统,Euler方法是研究和讨论随机两种群系统数值解最有效的一种方法,但是这种方法存在计算时间久,自由度大等缺点.因此考虑POD方法,使其成为一个具有较低维数和较高精度的有限元格式.并给出了简化的有限元解的误差分析,通过数值算例进一步验证了随机两种群系统的POD FE(Finite Element,简记为FE)方法是可行和有效的.

岷山地震带山地坡面的植被演替

植被演替过程是有序进行还是随机发生,这不仅是植物生态学界一直关注的热点之一,也是植被恢复工作的一个关键问题.川西岷山地区频繁、强烈的地质构造活动常常引发滑坡,使得这些发生于不同年代的滑坡体坡面上生长着处于不同演替年限的植物群落,从而为验证植被演替模型理论提供了理想场所.选取海拔、坡度、坡向、土壤母质大致相同的17个坡面,对其植被进行群落调查,并将其划分为3个演替年限组——演替4年、演替30-60年、演替60年及以上.研究发现:(1)随着演替推进,群落的物种丰富度、均匀度指数、Shannon-Wiener指数、物种优势度均呈上升趋势,表明群落发展过程中物种显著增多;(2)从演替4年到30年这一演替早期阶段,群落明显存在着物种替代现象,但主要功能群(固氮、耐旱、耐贫瘠植物)的重要值在演替4年到演替60多年过程中并未有所下降,表明当地的环境资源条件(水分和养分)通过决定功能群构成强烈制约着坡面群落的物种集合;(3)在演替4年的群落组内,群落物种相似性系数为0.515,而在演替60多年的群落组内该值降为0.251,表明植被演替较晚阶段存在着随机过程.因此,机体论演替模型不足以完全解释当地植被演替过程.

路径依赖下的物种形成机制

生物科学几乎所有研究都需要物种概念作为基础,生物多样性研究亦需要可操作的物种概念,但现有物种概念存在不同程度的人为因素或难操作性,对物种划分造成不利影响。本文引入"进化路径"这一概念,说明适合度景观时刻变化着,物种在每个进化时间点上依据瞬时适合度选择下一时刻的进化状态,且总是沿着动态适合度景观中适合度增加的方向进化。基于演化博弈的方法,以随机过程为例模拟物种的进化过程。进而提出路径依赖下的物种形成机制,并在此基础上给出可操作的物种定义,即:针对基因、性状、生态过程等任一状态下两个群体内个体的多个变量做统计分析,若群体之间同时在两个或多个维度状态下呈现出的不连续性d大于群体内变量呈现出的差异性σk,则拥有相应变量的个体属于不同物种。

污染环境下三种群随机竞争系统阈值分析

本文研究污染环境下三种群随机竞争模型,获得了各种群趋于灭绝、随机非平均持久及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阚值.