略谈理论和模型在生态学中的作用

略谈理论和模型在生态学中的作用邬建国（美国内华达大学系统、荒漠研究所生物科学中心）ＯｖｅｒｖｉｅｗｏｎｔｈｅＲｏｌｅｏｆＴｈｅｏｒｙａｎｄＭｏｄｅｌｉｎＥｃｏｌｏｇｙ．￥ＷｕＪｉａｎｇｕｏ（ＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＣｅｎｔｅｒ,Ｄｅｓｅｒ...     

湖泊岸线分形特征及其生态学意义

应用分形理论中的计盒维数、岸线长度与面积关系对保安湖及江汉平原一些湖泊的湖岸线长度和湖泊面积进行研究．借以对上述两个物理性质进行准确的特征化。此外还运用Korcak法则对湖北省湖泊面积分布进行研究。结果可用于预测湖泊岸线长度如何随着湖泊面积而变化．以及预测不同大小的湖泊面积分布。探讨了湖岸形态和大型水生植物生物量间的关系,并讨论环境和人为因素对湖泊岸线的影响．以及湖泊岸线变化对湖泊生物的影响。     

中性景观模型在景观生态学中的应用和发展

中性景观模型可以模拟产生大量具有相似统计特征而不包含特定生态过程或自然地理过程的格局,为研究真实景观提供一个参照系统,在大范围景观格局变化研究等方面提供便利.目前,中性景观模型成为景观生态学研究的一种重要方法和手段,已成功应用于检验现有景观指数并发展新的景观指数、景观格局对种群动态影响和干扰过程研究等多个领域.本文介绍了中性景观模型的产生、内涵和类型,阐述了中性景观模型在景观生态学中的应用.同时,展望了中型景观模型研究的发展方向:模型类型趋于多样化,结构趋于复杂化,着重模型模拟结果的验证,以及随着景观生态学理论和实践的发展、结合中性景观模型和景观生态学研究方法,深入地应用于格局和过程两者之间关系的研究.     

数学生态学随机模型

本文引入了数学生态学随机模型,建立了这类模型的向后和向前方程,最后给出了一个例子。     

单纯形加速法拟合生态学中的非线性模型

本文以Logistic模型,Taylor幂法则模型,Holling功能反应模型,以及种群内禀增长力Rm等模型的拟合和参数估计为例,探讨单纯形加速法在生态模型优化拟合和参数估计中的应用.结果表明,单纯形加速法拟合生态学中的非线性模型不仅适用广泛,而且拟合过程是直接求原来非线性模型的最优拟合,因而优于生态学中通常使用的将原模型“线性化后再拟合”的方法,而与其它一些最优化方法,如:麦夸方法、枚举选优法等比较,由于单纯形法不需计算目标函数的偏导数,因而计算不受目标函数及其偏导函数复杂程度的限制,而且对于各种模型其求优计算过程十分相似,可以编制统一的计算程序.本研究所编制的计算机程序对于本文未提到的其它一些模型也是完全适用的,在应用时仅需修改定义目标函数的自定义函数语句即可.研究也发现,在求优过程中,只要搜索系数选择适当和实际数据合理,是可以保证寻优成功的.     

地理信息系统在水生植物生态学研究中的应用

计算机技术和遥感技术(Remote Sensing; RS)的发展和应用,使大量空间数据的获得、分析和处理成为可能。遥感技术的应用能够采集大量空间位置信息和频谱信息,在计算机模型和地理信息系统(Geographic Information System;GIS)的辅助下,遥感成为观测许多生态系统,特别是宏观生态系观状态和过程的有效手段,计算机技术与遥感技术的结合使人们对于空间过程的认识,特别是对不同时空尺度上的生态学空间过程的认识在准确度和精确度上都有了极大地提高。而在计算机技术与遥感技术结合的过程中,地理信息系统起着十分重要的作用。     

3S技术及其在生态学研究中的应用

随着国民经济的迅速发展,人类对资源环境的需求越来越高,及时、准确、动态地获取资源现状及其变化信息对资源、生态环境的保护及可持续发展具有重要意义。本文综述了3S技术即遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)的概念、特点及其研究进展,探讨了3S技术在景观生态学及景观异质性研究、空间格局分析与模拟的应用;并对3S技术在群落生态学、植被调查、生物多样性研究、植被制图以及其它生态学领域中的应用作了展望。     

球状分形结构模型在组织光学中的应用

建立了生物组织的球状分形结构模型,对生物组织的散射系数、各向异性因子、散射相函数进行了数值计算,提出了利用散射系数和各项异性因子的双等高线反演分形维数和相对折射率的方法.计算结果表明:在可见光波段生物组织的散射系数随波长的增加呈现幂函数衰减的关系;各向异性因子几乎与波长无关,在数值上与分形维数和相对折射率大小成反比.基于球状分形结构模型的散射相函数与Henyey-Greenstein (HG)相函数在前向(散射角＜ 100°)具有良好的一致性,同时较好的弥补了 Hc相函数在后向表征上的不足.     

连续培养技术在微生态学研究中的应用

对连续培养技术在微生态学研究中的应用及进展作了综述。连续培养技术可用来建立体外模型以模拟正常菌群的生态系统,如人或动物的肠道菌群、口腔菌群等;用来研究正常菌群与病原菌之间的相互作用,菌群的生理生化特性及代谢产物。并可用于微生态制剂的研制和生产。     

玉米生长生理生态学模拟模型

建立了玉米（Ｚｅａ ｍａｙｓ Ｌ．）生长生理生态学模拟模型（ＭＰＥＳＭ）。模型由５个子模型组成：１）气象资料形成子模型,２）水分影响子模型,３）氮素影响子模型,４）玉米发育子模型,５）玉米生长子模型。ＭＰＥＳＭ具有５个主要功能：１）模拟环境条件（气象因子、土壤湿度和氮素供应）对玉米生长和发育的影响,２）模拟玉米的发育进程,３）模拟玉米的生长过程,４）模拟玉米产量形成过程,５）玉米最优化栽培管理决策     

分形及其在植物研究中的应用

本文着重介绍了非线性科学热点之一的分形理论,并综述了分形理论在植物结构模拟、植物群落研究、景观格局研究、树木冠层特征研究、木材学研究、作物根系研究等方面的应用进展以及分维数求算方法研究进展,最后,对非线性理论在植物研究领域应用前景进行了展望。     

分子遗传学在消化道微生态学研究中的应用

近20年来,消化道微生态学得到了迅速的发展,主要成就有:(1)实验技术的发展,如悉生动物的普及,厌氧培养技术的完善、肠道微生物代谢产物分析技术的建立等;(2)对人和动物消化道生态系统及正常菌群的特征与作用有了进一步的了解;(3)研究成果迅速应用于实践,如在新生儿中接种无质粒非致病大肠杆菌以防止致病性大肠杆菌的肠道定植,各种益生素(Probiotics)在人或畜牧业中的应用。我国学者也做了大量工作,并取得了相当成果(详见各期《中国微生态学杂志》)。     

根瘤菌生态学研究中人工神经网络模型的应用

本文运用人工神经网络的一典型模型—“反向传播”模型,研究了大豆根瘤菌数量的增长规律,建立了相应的预测模型,其拟合最大误差不超过12％。预测最大相对误差不超过4.1％。结果表明,神经网络模型性能良好,可望在根瘤菌生态学研究中获得广泛的应用。     

分形及其在植物研究中的应用

本文着重介绍了非线性科学热点之一的分形理论,并综述了分形理论在植物结构模拟、植物群落研究、景观格局研究、树木冠层特征研究、木材学研究、作物根系研究等方面的应用进展以及分维数求算方法研究进展,最后,对非线性理论在植物研究领域应用前景进行了展望。     

使用陷阱采样在蜘蛛生态学研究中的应用

介绍1种国外常用的研究地面活动蛛知生态学的采样的方法，即陷阱采样。对如何制作和排布陷阱做了比较详细的说明，并对使用陷阱研究的生境以及通过陷阱所获得的类群做了介绍，同时，通过举例对如何使用陷阱及由陷阱得到的数据的数学处理作了说明。     

地理信息系统及其在昆虫生态学中的应用

以往昆虫种群生物学的研究只着重于时间的变化,处理多维数据的困难性和复杂性始终困扰着昆虫生态学研究者们,使其难以对复杂的空间现象进行有效的研究,尤其是涉及大范围、多因素的时空动态研究,更是缺乏合适的空间数据管理和分析工具。而近年来地理信息系统（ＧｅｏｇｒａｐｈｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｓ,ＧＩＳ）的迅速发展为研究昆虫生态学的空间问题开辟了新的途径。地理信息系统的定义有很多,通常可以将其定义为在计算机软件和硬件的支持下,运用系统工程的方法和理论,科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据,…     

DGGE技术在微生物生态学研究中的应用

简要介绍了DGGE（denaturing gradient gel electrophorests）的基本原理,及其在研究微生物类群多样性,环境中微生物变化的动态监测,微生物新物种的发现,不同DNA提取方法效果的比较和功能基因多样性研究等微生物生态学领域中的应用,并对该技术自身存在的缺陷进行了评价。     

分形理论在微生物研究中的应用及展望

分形理论是以局部的某些特征来解释整体,微生物的生长形态可以用分形维数来定量描述。就微生物的菌落分形、菌丝分形的现象和机制开展讨论,并认为环境因素,如土壤、水、恶劣环境和抗生素环境均可对微生物的分形产生影响,为在不同土壤团聚体粒径中微生物的分布特点研究找到相关基础。同时介绍了计算机在微生物分形上的应用,指出研究中存在的问题和与土壤科学相结合的研究方向。     

RAPD技术及其在哺乳动物生态学研究中的应用

1　引　言现代生态学的不断发展 ,改变了过去主要采用宏观的方法来研究生物与生物及环境的关系。在种群生态学研究中 ,越来越多的学者采用微观的分子生物学技术来研究种群的生存问题 ,新学科分子生态学得到快速的发展。目前 ,从分子水平来研究种群生态 ,较多采用限制性酶切图谱 (ＲＦＬＰ)和以ＰＣＲ为基础的ＲＡＰＤ技术以及ＤＮＡ序列分析技术。在使用这些技术时 ,很多实验的条件往往会影响实验的结果。本文根据作者在实验中的体会 ,结合一些研究者已有的工作 ,对ＲＡＰＤ的原理、影响因素以及在哺乳动物生态学研究中的应用作简单介绍。2 …