昆虫种群动态模拟模型

昆虫是动物界中最大的类群,与人类有着密切的利害关系。对昆虫的数量预测与符合经济和生态规律的管理,一直都被国内外列入重点研究课题。种群动态模拟是害虫管理中重要的基础工作。近十年来,关于昆虫种群动态模型的理论和实验研究进展迅速。现分别从单种种群和多种种群两个方面对国内外近些年来昆虫种群动态模拟模型的研究进展进行了概括和总结。单种种群从两个方面阐述:一是最基本的种群动态模拟模型Log istic方程的研究成果,包括方程的修正、参数的拟合与最优捕获策略等;另一个方面是对种群动态模拟常用的矩阵模型的概述,主要介绍不等期年龄组、矩阵维数的变化、矩阵维数与历期的关系、个体之间的发育差异以及发育速率差异等等对昆虫种群动态模型的影响。多种群主要从建模和模型应用两个部分对国内外研究成果进行综述。最后,对种群动态模拟模型研究的发展方向做了深入地讨论,即在原有的数据采集工作的基础上,使用面向对象程序设计语言,把各种要素包括各种物种及各种环境条件抽象成类,用消息传递来表示昆虫种群内个体与个体、昆虫种群与环境之间的相互作用,再结合先进的数学算法,建立一个直观的、操作简单的昆虫种群动态模型库,使模型结构与现实世界有最大的相似性。这样就可以实现昆虫种群动态的可视化、立体化、实时化和精确化的监测及预测。     

昆虫种群动态的空间分析方法探讨

近年来,随着地理信息系统、卫星遥感、航空数字化摄像。全球定位系统以及虚拟可视化等空间技术的迅速发展,昆虫种群的空间动态也已经引起了国内外学者和生产应用部门的高度重视［１］。然而,在考虑生态系统的空间问题时,区别于传统的研究时间尺度的经验和方法,某些涉及空间分析的概念、方法和技术也必须受到足够的关注。本文将就分析昆虫空间动态问题时,必须考虑的一些因素、方法和可能存在的问题作一探讨,以供同行商榷。１空间异质性研究昆虫种群的空间动态,首先需要考虑的就是空间异质性问题。昆虫的发生与其所生存的外部环境密切…     

自然种群中混沌的检测及其在种群动态研究中的意义

混沌现象广泛地存在于自然界,20世纪70年代以来,通过大量的生物模型模拟说明混沌也存在于生物系统中。几十年来生态学家一直在努力寻找混沌在自然生态系统存在的证据,但所获不多,这是源于自然的现实还是由于检测方法的不当和数据的局限?一直困扰着生态学家,自然界中对混沌的检测成为一个要点,也是一个难点。在概述混沌概念和性质的基础上,着重介绍目前在自然生态系统检测混沌的方法,对各种方法的应用条件和范围进行了概述。这些方法包括功率谱法、时间序列的自相关函数分析、模型参数估计、庞加莱截面法、全局和局域李雅普若夫特征指数的估计、吸引子关联维的确定、非线性预测。大量研究结果显示,虽然在自然界检测到的混沌的例子还不多,但其存在却是不容怀疑的。问题是什么样的系统在什么样的条件下会出现混沌?研究表明食物链的结构、种群的迁入和迁出、环境噪音都会对种群的复杂性动态特征产生影响。混沌动态可能对产生系统的多样性和适应性有利,它比随机系统对外界干扰的抵抗能力更强。自然界的变化和系统的维持是持续性和混沌相互矛盾统一的结果。害虫种群复杂性动态的研究为害虫的管理提供了更多的理论依据。混沌控制的理论和方法有可能为害虫管理提供新的思路和途径。在孤立的种群中,混沌会增加种群的灭绝概率,而在集合种群中,混沌动态降低了各局域种群的同步性和同时灭绝的倾向,所以混沌虽然能增加局域种群灭绝的概率,但却能减少整个集合种群灭绝的概率。系统结构及其时空动态与混沌及种群灭绝之间的关系,是保护生物学及生物多样性保护研究的一个重要方面。今后的研究应更多地从种群、群落、生态系统及景观不同层次上的时空动态入手,利用3S等信息技术和空间动态分析方法,研究复杂性动态产生的条件及其在系统调控中的作用机制。     

昆虫种群的一类时空动态模型研究

昆虫种群的时空动态包括种群的数量变化和空间分布变化.根据密度制约性原理, F推导出描述昆虫种群时空动态的非线性偏微分方程模型.该模型由扩散、迁移、出生及死亡等成分组成.建立了模型的差分解法,也给出模型参数的拟合方法.模型的初始分布确定为二项分布,Poisson分布,以及负二项分布.给出产生3种空间分布的计算方法.给定初始分布类型及参数,由各算法组装的计算机模型可得到初始分布,田间各点各时刻的昆虫数量 ,以及该时刻的空间分布类型和聚集性.     

一类大尺度系统中昆虫种群时空动态模拟方法

本文介绍了一类描述大尺度作物系统害虫种群时空动态的模型,该模型包含了寄主作物,昆虫密度以及天敌间的相互作用,并简要介绍了该模型的一些模拟结果在IPM中的应用。     

大足鼠种群动态的非线性模型及逐步回归分析

本文提出了一种从原始数据中获取关于种群动态机制的基本信息的,以非线性模型为基础的逐步回归逐步预测的种群动态分析法。并以作者１９８９－１９９１年间于四川邛崃定点进行示志重捕以及夹捕解剖所得的关于农田大足鼠种群生态学特征的数据为例,对大足鼠和种群密度与年龄组成,各年龄组性比、繁殖特征以及气象等因子的关系进行了初步的分析,定量地确定了当前的各生态因子对未来的大足鼠种群密度的作用,并对数量了初步的分析的讨     

基于广义可加模型的昆虫种群动态非线性分析及R语言实现

昆虫种群受到气候、天敌和土壤等多种生态因子的综合作用,其动态具有复杂性、不确定性和非线性等特征。广义加性模型(generalized additive models,GAM)就是适用于响应变量与解释变量之间的关系是非线性或非单调的数据分析。本文以1973—1990年稻纵卷叶螟种群数量与降雨持续天数和降雨量的相关性分析为例,介绍了广义可加模型的应用及其R语言实现步骤,为研究昆虫种群动态及其驱动因子提供了有效的分析工具。     

地质统计学在昆虫种群空间结构研究中的应用概述

地质统计学是用来人间相关变量结构的统计学方法,地质统计学中的变差函数和变差图,可分析空间变量在不同方向或不同环境条件下的空间结构。     

微卫星遗传标记及其在昆虫种群遗传学中的应用

微卫星是一类短串联重复的寡核苷酸序列,广泛地分散于各类真核生物基因组中,它具有多态性高、检测结果稳定可靠等特点,是目前较为理想的群体遗传研究的分子标记之一。该文阐述了微卫星DNA构成及特点,多态性形成机制、位点获得途径,列举了微卫星遗传标记在昆虫种群遗传学研究中的应用实例,并展望了该技术的应用前景。     

种间竞争对四种储粮害虫种群动态的影响

在30 ℃、75 %相对湿度条件下研究种间竞争对玉米象(Sitophilus zeamais)、谷蠹(Rhizopertha domini-ca)、赤拟谷盗(Triboliumcastaneum)和锈赤扁谷盗(Cryptolestes ferrugineus)4种主要储粮害虫种群动态的影响,并对种群动态进行回归分析。结果表明,玉米象与谷蠹、赤拟谷盗与锈赤扁谷盗混合饲养种群增长均受到显著抑制,玉米象和谷蠹对赤拟谷盗和锈赤扁谷盗的种群增长具有明显的促进作用,赤拟谷盗和锈赤扁谷盗对玉米象和谷蠹的种群增长具有一定的抑制作用。回归分析结果表明玉米象种群最大增长潜能最大,锈赤扁谷盗最小,种群增长率变化规律不明显。     

生物协同学,Lorenz模型和种群动力学

由协同学方程出发,可以描述种群的大迁徙,由此又能够得到Lorenz模型,它可以描述两种种群的变化关系．当取绝热近似时,还可以导致种群动力学的不同模型．因此,生物协同学能够深刻揭示不同物种之间,既竞争又协同的复杂的非线性关系．     

武夷山木荷种群结构和动态的研究

 本文采用“空间序列代替时间变化”的方法,对武夷山区常绿阔叶林演替过程中木荷种群动态规律进行了研究,结果表明,在木荷种群侵入黄山松幼林向木荷林以及成熟木荷、甜槠、青冈林的发展过程中,种群结构由增长型→稳定型→成熟型→衰退型,空间分布格局由随机型趋于集群分布,种群密度呈现负增长;在成熟木荷、甜槠、青冈林中,由于种间和种内竞争的影响以及林窗效应,木荷种群结构和密度有一个波动性的变化过程,在这一变化过程中,木荷种群仍趋于集群分布。此外,对成熟木荷、甜槠、青冈林中木荷种群不同大小级的分布格局动态进行了研究,表明其幼苗、幼树和中树等级的个体均呈集群分布,而大树等级的个体呈随机分布。根据上述研究结果,对木荷种群动态机制作了探讨。     

荒漠珍稀灌木半日花种群数量动态的谱分析

依据不同坡位的半日花（Helianthemum ordosicum）种群的野外样方调查数据,运用谱分析数学方法,对其种群数量动态变化进行了分析研究。结果表明：在以地径级差划分龄级的基础上,半日花种群天然更新过程的动态是通过半日花不同龄级的株数分布波动而表现的。不同坡位半日花种群的数量动态过程受基波影响最明显,并且波动还表现出明显的中、小周期。不同坡位种群均存在基本周期1／2的12～15mm地径增量的中等长度的周期波动,以及2．00～6．25mm地径增量的小周期波动。这种中、小周期波动与环境压力、种间竞争及自身生理特性等有关。由于不同坡位的生境条件不同,表现为从坡下部到坡上部,半日花种群数量变动的波动小周期（地径增量表型）逐渐缩短。人为干扰对不同坡位半日花种群动态的波动产生影响。半日花种群数量动态变化的这种周期性的波动可使半日花种群的自我稳定性得以维持与延续。     

格氏栲种群数量动态的谱分析研究

运用谱分析数学方法,研究分析格氏栲林格氏栲种群动态规律．结果表明：格氏栲种群数量动态的周期波动性是明显的,与格氏栲天然更新过程有关;不同生境、人为干扰均对辂氏栲种群数量动态的波动产生影响;格氏栲生长量的周期波动与其种群数量动态的周期波动特征基本一致,表明格氏栲种群数量动态呈周期波浪式发展,即表征格氏栲林优势种群的稳定性。     

大沙鼠种群年龄结构的季节变化和繁殖特征

2003~2004年在内蒙古包头市达茂联合旗腾格淖尔地区对大沙鼠(Rhombomys opimus)年龄组成的季节变化及其繁殖特征进行了研究。结果表明,大沙鼠的年龄组成存在着明显的季节变化和年度之间的差异,在2月至次年的4月没有幼体,6月无亚成体;大沙鼠的性比无论从总体还是各个年龄组看,均存在着差异,特别到老体,这种差异更加突出。在内蒙古包头腾格淖尔地区的大沙鼠一年中部分个体参与第三胎繁殖,而且其繁殖状况存在着年际之间的差异。     

人为干扰对鼎湖山马尾松林种群动态的影响

通过处理（根据当地居民习惯收割凋落物和林下）和保护（停止人为干扰,无任何人类活动）样地的比较在五年内（9190－1995年）研究了人为干扰对鼎湖山马尾松林植物种群动态的影响。结果表明,保护样地的林下层和灌木层盖度逐年上升,而处理样地相对较稳定。保护样地的草本层盖度略上升至1992年后,呈显著下降的变化,处理样地的变化则与保护样地的相反。保护样地的林下层植物种数逐年下降（从1990年的41种降至1995年的30种,减少11种）,处理样地变化不大（从1990年的36种降至1995年的34种,仅减少2种）。小径级（≤13cm)的马尾松胸径增长速率保护样地高于处理样地,且径级越小,增长速率越大,然而,径级大于13cm的植株,则没有显示出这种规律性的变化。以上现象表明,适度的人为干扰对稀疏马尾松林的自然更新及林下植物种类多样笥具有一定的维持或促进作用,但不利于马尾松的生长。同时对稀疏马尾松－灌木－草本群落在停止人为干扰后的演替途径作了预测和探讨。