數學模型在生態學的應用及研究 [The Application and Research of Mathematical Model in Ecology] 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　通過闡述數學模型在生態學的應用和研究，定量化地展示生態係統中環境因子和生物因子的變化過程，揭示生態係統的規律和機製，以及其穩定性、連續性的變化，使生態數學模型在生態係統中發揮巨大作用。在科學技術迅猛發展的今天，通過《數學模型在生態學的應用及研究》的學習，可以幫助讀者瞭解生態數學模型的應用、發展和研究的過程；分析不同領域、不同學科的各種各樣生態數學模型；探索采取何種數學模型應用於何種生態領域的研究；掌握建立數學模型的方法和技巧。
　　此外，《數學模型在生態學的應用及研究》還有助於加深對生態係統的量化理解，培養定量化研究生態係統的思維。
　　《數學模型在生態學的應用及研究》介紹各種各樣的數學模型在生態學不同領域的應用，如在地理、地貌、水文和水動力以及環境變化、生物變化和生態變化等領域的應用。詳細闡述瞭數學模型建立的背景、數學模型的組成和結構以及其數學模型應用的意義。
　　《數學模型在生態學的應用及研究》適閤氣象學、地質學、海洋學、環境學、生物學、生物地球化學、生態學、陸地生態學、海洋生態學和海灣生態學等有關領域的科學工作者和相關學科的專傢參閱，也適閤高等院校師生作為教學和科研的參考。

內頁插圖

目錄

葉蜂的多樣性模型
土壤顆粒的分形模型
生態係統的恢復模型
水汙染的負荷估算
生態足跡的耕地模型
灌木生物量的估算模型
花角蚜小蜂的寄生模型
作物生長的生態模型
臭氧脅迫下鼕小麥的生長模型
植被冠層降水截留特徵模型
飲用水源地的評價模型
上遊景觀對土壤侵蝕的影響模型
太湖水色的空間分布模型
植被釋放溫室氣體的估算模型
區域生態安全評價模型
森林火災麵積的預測模型
土壤大孔隙的特徵模型
岷江上遊的景觀評價模型
乾物質的積纍與分配模型
區域生態足跡的供需模型
農業乾旱風險的評估模型
旱澇災害的評價公式
畦灌的水動力模型
播種機的驅動圓盤防堵公式
甘蔗夾持輸送的功率模型
蔬菜中酶的失活模型
作物估産的遙感公式
溫室鋼結構的框架穩定公式
水産品的烘房設計公式
土壤養分的評價公式
土壤水分的電導公式
鼕小麥估産的生産力模型
異性縴維的檢測波段公式
降雨侵蝕力的計算公式
農作物的灌溉需水量公式
儲糧害蟲的圖像函數
灌溉用水量的混沌預報模型
切片蓮藕的呼吸模型
作物的騰發量模型
種蛋的蛋形識彆公式
甜椒生長與産量的預測模型
太湖流域農業多目標優化模型
沙漠化土地信息的提取模型
還田機刀軸的可靠度函數
執行器末端的抓握模型
農用地的遙感角提取算法
坡溝侵蝕的示蹤公式
農網送電綫路的路徑模型
果品振動的損傷模型
土壤人滲的運動方程
毛管水力的要素模型
渠道凍脹的變形方程
沼氣池的溫室氣體減排量估算
汽油機的掃氣優化公式
流域水資源的配置模型
鏇流自吸泵的大渦模型
土壤的入滲性能模型
隧洞正常水深計算
土壤溶質來到地錶的遷移公式
水解稻稈的木糖收率公式
流域景觀格局的水質模型
森林鬱閉度的估測模型
草地退化的評價模型
樹乾液流與冠層蒸騰的時滯模型
切花菊的杆數模型
土地利用的動態變化模型
濕地的空氣動力學模型
城市生態質量的評價模型
牡蠣的積纍與釋放模型
葉片和冠層的交換模型
植被遙感的大氣校正模型
植被淨初級生産力估算模型
農田擴張的多層綫性模型
土壤含水量的遙感反演模型
植被下土壤的入滲模型
坡麵流與壤中流的耦閤模型
間套作的産量模型
樹乾的呼吸速率模型
植被覆蓋度的估算模型
油鬆齡級的格局模型
城市生態的安全評價模型
植被覆蓋的亞像元模型

環境科學與可持續發展前沿：基於係統動力學的土地利用變化研究 本書聚焦於環境科學領域中一個至關重要的交叉課題：利用先進的係統動力學（System Dynamics, SD）方法，深入解析和模擬土地利用變化（Land Use Change, LUC）的復雜驅動機製、反饋迴路及其對區域生態係統服務功能的影響。 本書摒棄瞭傳統僅關注特定物種或單一生態過程的微觀研究範式，轉而采取宏觀、跨尺度的係統思維，旨在構建一個能夠全麵反映人類活動、政策乾預與自然反饋之間復雜相互作用的動態框架。我們相信，理解土地利用的變遷並非僅僅是空間幾何的改變，而是涉及經濟激勵、社會結構、氣候反饋等多重變量耦閤作用下的復雜演化過程。 第一部分：理論基石與方法論重構 本部分將詳細闡述支持本書研究的理論基礎與分析工具。我們首先迴顧瞭環境哲學中關於人地關係演變的經典理論，並批判性地審視瞭傳統統計迴歸模型在處理非綫性、滯後效應和內生性問題時的局限性。 1.1 係統動力學的哲學內核與生態學溯源： 本章將追溯係統思維在生態學中的發展脈絡，從早期基於種群增長的Logistic模型，延伸至現代復雜適應係統（Complex Adaptive Systems, CAS）的視角。重點闡述“存量”（Stocks）、“流量”（Flows）和“反饋迴路”（Feedback Loops）作為核心分析工具，如何幫助我們捕捉生態係統中時間滯後性和纍積效應。 1.2 土地利用變化建模的係統動力學範式轉型： 傳統的土地利用模型（如元胞自動機CA）擅長模擬空間格局的演化，但在解釋驅動這些格局背後的社會經濟力量時顯得力不從心。本書將重點介紹如何將社會經濟變量（如人口增長、市場價格、政府補貼、製度變遷）引入SD模型，構建“社會-經濟-土地”耦閤係統。我們將詳細介紹層次化建模方法，如何將宏觀的政策目標分解為中觀的區域行為，再細化到微觀的土地決策單元。 1.3 模型驗證與魯棒性檢驗： 在復雜係統建模中，模型輸齣的可靠性至關重要。本章將係統介紹適用於SD模型的驗證技術，包括結構驗證（如極端條件檢驗、邊界條件分析）和行為驗證（如曆史數據擬閤、敏感性分析）。特彆地，我們將引入“結構等價性檢驗”，確保模型的內在邏輯與現實世界的已知機製相符，而非僅僅追求曆史數據的擬閤優度。 第二部分：驅動機製的深度解構與量化模擬 本部分將研究驅動土地利用變化的核心因子，並通過構建精細的子模型，實現對這些驅動力的量化模擬。 2.1 經濟驅動力：農業市場化與機會成本分析： 土地利用決策的本質是經濟理性選擇。本章深入分析瞭農産品價格波動、基礎設施投資、以及非農就業機會對耕地和林地流轉的影響。我們構建瞭一個動態的“土地機會成本模型”，該模型考慮瞭未來收入的摺現率和風險溢價，用以預測農民在不同政策情境下進行土地用途轉換的概率閾值。 2.2 製度與政策乾預的動態反饋： 政策往往不是綫性的，而是通過改變激勵結構産生復雜的非綫性反饋。本章以某特定區域的退耕還林（Grassland Restoration Program）政策為例，分析瞭初始補貼、執行過程中的監管強度、以及生態補償機製的持續性如何共同作用於土地利用的長期穩定狀態。我們將特彆探討“政策疲勞”和“製度替代效應”在模型中的錶達。 2.3 氣候變化與生態脆弱性的耦閤反饋： 氣候變化不再是外部輸入，而是係統內部的驅動力。本部分將探討氣候變暖、降水模式改變如何影響區域農業産齣潛力，進而反作用於土地的經濟價值和保護意願。我們整閤瞭區域氣候情景數據，構建瞭氣候敏感性模塊，評估極端天氣事件頻率增加對土地利用穩定性的衝擊。 第三部分：生態係統服務的動態評估與優化路徑 土地利用變化的核心影響在於其對生態係統服務（Ecosystem Services, ES）的重塑。本部分將重點研究如何將空間變化的模擬結果與生態價值評估相結閤。 3.1 生態係統服務量化與價值化： 本章采用InVEST模型（Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs）的原理，結閤SD模型的動態輸齣，對區域的水源涵養能力、生物多樣性維持指數、以及碳匯功能進行時空動態模擬。我們關注的重點不是靜態的“擁有量”，而是變化的“服務流量”。 3.2 權衡與協同（Trade-offs and Synergies）的係統分析： 土地利用決策往往是多目標衝突的結果。例如，擴大種植麵積可能提高糧食供給（經濟服務），但會削弱水源涵養功能（調節服務）。本書利用SD模型中的多目標優化工具，識彆齣在不同約束條件下（如最低糧食安全綫、最大碳匯目標），能夠實現不同生態係統服務間最優權衡的土地利用路徑。 3.3 可持續情景的探索與政策乾預模擬： 最終，本書將利用構建的完整耦閤模型，模擬未來20至50年的幾種關鍵情景： 情景A（慣性發展）： 維持現有政策和經濟增長速度。 情景B（強化保護）： 大幅增加生態補償和限製性規劃。 情景C（技術驅動轉型）： 假設農業技術進步能顯著提高單位土地的産齣效率。 通過對比這三種情景下土地利用格局、經濟效益與生態係統服務總量的動態演變，本書旨在為區域可持續發展規劃提供一套基於科學模型的、具有前瞻性的決策支持工具。本書的結論將強調，實現生態保護與經濟發展平衡的關鍵在於對係統內部復雜反饋機製的精準識彆和有效乾預。