物种在异质性空间的传播可能性与传播速度研究

为了讨论单一物种在异质性景观中的空间传播可能性与传播速度,利用元包自动机模型模拟异质空间结构,建立边沿偶对近似模型,将其入侵速度结果与元宝自动机模型模拟的结果进行对比研究.本研究首先运用元包自动机建立理想模型,模拟物种在异质空间的传播可能性,之后比较在全局密度和局域密度变化时边沿偶对近似模型的入侵速度,以细胞自动机模型的模拟结果为依据,判断边沿偶对近似模型是否能够很好的预测细胞自动机模型的结果.     

集合种群动态对栖息地毁坏时空异质性的响应

栖息地毁坏既有时间异质性,也有空间异质性,而以往的研究往往只关注其中的一种。将两种不同的异质性共同引入到元胞自动机中,模拟了集合种群动态对栖息地毁坏时空异质性的响应。发现,在随机离散的栖息地毁坏下,由于物种的迁移繁殖力受栖息地毁坏的影响很大,迁移繁殖力弱而竞争力强的物种先灭绝。在连续的栖息地毁坏下,物种的迁移繁殖力受栖息地毁坏的影响较小,物种的灭绝由竞争力和迁移繁殖力共同决定:在有绝对优势种的群落里,种间竞争显著,弱物种先灭绝,而在没有绝对优势种的群落里,种间竞争较小,则以强物种先灭绝。因此,随机毁坏不利于强物种续存,而连续毁坏则不利于具有绝对优势种群的群落里的弱物种续存。在实际开发某一栖息地时,根据集合种群结构和被保护的对象采取相应的开发模式。     

集合种群动态对生境毁坏空间异质性的响应

首次将分形几何(Fractal geometry)与元胞自动机(Cellular automata)相结合,研究了破碎化生境中集合种群的空间分布格局动态,以及集合种群动态对生境毁坏空间异质性的响应。研究发现:(1)各个物种种群在生境中的分布具有很好的分形特征,物种的计盒维数(Box dimension)不仅可以很好地反映种群的空间分布结构,也能很好地反映种群动态。(2)如果将空间因素考虑进来的话,生境毁坏的灭绝债务(Time debt)将大于空间隐含模式所模拟的结果。(3)物种灭绝同时存在强物种灭绝和弱物种灭绝。并且只有在生境随机毁坏下,才与空间隐含的模拟结果比较接近,即强物种中将是最强物种率先灭绝。而在边缘毁坏这种比较集中成块的开发方式下,将是较强的物种灭绝。(4)边缘毁坏相对随机毁坏有利于物种,尤其是弱物种的长期续存。     

华南海岸英罗港红树植物木榄种群结构的空间异质性

采用位置指数(CE)、分异指数(TC和TH)、Shannon-Wiener多样性指数(D)以及Ripley的K-方程,探讨了华南海岸英罗港树植物木榄种群的分布格局、胸转和树高分异以及冠层结构方面的空间异质性.多数种群呈现随机分布,其个体胸转和树高的分异程度较低;页少数种群呈现集群分布,其个体胸围和树高的分异程度明显.采用地理信息(GIS)对冠层和空隙斑块进行了多种水平垂直尺度的分析,冠层与空隙斑块之间的镶嵌格局因种群而异,这种可基于树冠抽影用Shannon-wiener多样性指数时行定量描述.冠层结构的窨异质性阻碍空间尺度而变化,但这种变化在一定尺度范围内保持相对的稳定.迷一尺度范围可作为木榄红树森更新或生态管理单位的参考尺度.     

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…     

华南海岸英罗港红树植物木榄种群结构的空间异质性(英文)

The spatial heterogeneity, including distribution pattern, tree perimeter and height differentiation, and canopy structure heterogeneity, of Bruguiera gymnorrhiza (L.) Lamk populations at Yingtuo Bay, South-China Coast was investigated using the positioning index (CE), differentiation index (TC and TH), Shannon-Wiener diversity index (D), and Ripley‘s K-functions. Most populations showed random distribution and low differentiation in perimeters and heights of individuals, while a few showed clumped distribution and clear differentiation. Canopy and gap patches were analyzed at multiple horizontal and vertical scales using geographic information system (GIS). The mosaic patterns of canopy and gap patches are different among populations, and could be quantitatively described with the Shannon-Wiener diversity index based on crown projection. The spatial heterogeneity of the canopy structure changed with spatial scales, but this kind of change would remain relatively stable over a range of scales. This scale range could be regarded as the referenced scale for a regeneration or ecological management unit for the forest.     

濒危植物南方红豆杉种群克隆生长空间格局与动态

在南方红豆杉集中的广西元宝山林区设置样地 ,采用相邻格子样方法和T形距离取样法调查取样。应用方差 均值比的t检验法判定种群分布格局类型 ,用负二项参数、格林指数、Morisita指数、丛生指标、平均拥挤度和聚块性指数、T形距离指数等方法测度集聚强度 ,对南方红豆杉种群克隆生长的空间格局及动态进行研究。结果表明 :整个种群在 1 0m×1 0m、1 0m× 5m、5m× 5m、 3m×2m等不同空间尺度下均表现为集聚分布格局 ,但集群强度不高。在种群生活史中 ,从幼苗到大树 ,集群程度减小 ,大树呈随机分布。南方红豆杉有强烈的萌生能力 ,大量产生萌生分株 ,幼苗期剧烈的种内和种间竞争作用 ,导致个体密度下降、集群程度降低 ,种群表现扩散趋势 ,而小树、中龄树因占据了所需的生态位空间 ,种内竞争相对减缓 ,集聚强度有所增强 ,随个体生态位空间的扩张 ,种内和种间竞争重新加剧 ,种群密度下降 ,种群空间格局转为随机分布。南方红豆杉种群不同大小级分布格局这种动态变化反映了种群在生长发育过程中的生态策略和适应机制。     

基于地统计学的退化草地狼毒种群土壤种子库空间异质性

土壤种子库作为植被天然更新的物质基础,其空间异质性对于认识种群繁殖更新机制具有重要意义。利用野外调查和地统计学方法,设置4个草地退化梯度,研究了祁连山北坡狼毒种群土壤种子库空间异质性及其与地上植被的关系。结果表明:4个退化梯度草地土壤种子库的半变异函数模型均为非线性模型,表现为聚集分布;随着天然草地退化程度加剧,狼毒种群土壤种子库的密度与变程不断增大、基台值与结构比呈"U"型变化趋势,其中76.88%~93.75%的空间异质性是由空间自相关引起;在未退化和重度退化草地地上植被密度与土壤种子库密度呈正相关,在轻度和中度退化草地中地上植被密度与土壤种子库密度之间未呈现相关性。在草地退化演替过程中,土壤种子库空间分布主要受地上植被等结构性因素影响,而放牧等干扰因素也在一定程度上降低了空间自相关性。     

濒危植物南方红豆杉种群克隆生长空间格局与动态

在南方红豆杉集中的广西元宝山林设置样地．采用相邻格子样方法和T形距离取样离法调查取样 。应用方差/均值比的t检验法判定种群分布格局类型,用负二项参数 格林指数、Moristita指数 、丛生指标、平均拥挤度和聚块性指数、T形距离指数等方法测度集聚强测度,对南方红豆杉种群克隆生长的空间格局及动态进行研究。结果表明：整个种群在10mX10m、10mX5m、3mX2m等不同空间尺度下均表现为集聚分布格局,但集群强度不高。在种群生活史中,从幼苗到大构树,集群程度减小,大树呈随机分布。南方红豆杉有强烈的萌生能力,大量产生萌生分株,幼苗期剧烈的种内和种间竞争作用,导致个体密度下降、集群程度降低,种群表现扩散趋势,而小树、中龄树因占据了所需的生态位空间,种内竞争相对减缓,集聚强度有所增强,随个体生态位空间的扩张,种内和种间竞争重新加剧,种群密度下降,种群空间格局转为随机分布。南方红豆杉种群不同大小级分布格局这种动态变化反映了种群在生长发育过程中的生态策略和适应机制。     

景观破碎化对东北虎主要猎物种群动态影响的模拟

以完达山东部地区的现实景观为背景,采用空间直观种群模型LAPS和情景模拟相结合的"虚拟实验"途径,模拟了在10个不同破碎化程度的景观情景中东北虎的主要猎物于1992-2011年间的种群动态,评价了完达山东部地区当前的景观破碎化程度对东北虎主要猎物种群动态的影响。结果表明:LAPS模型准确刻画了研究区东北虎主要猎物种群数量急剧下降的趋势,2002年模拟的东北虎主要猎物的种群数量和实测值之间没有显著差异,马鹿、野猪和狍子的P值分别为0.8651、0.9534和0.2836;不同生境类型的种群密度数据与实测值之间均没有显著差异,其中阔叶林生境中的马鹿、野猪和狍子的P值分别为0.8521、0.9447和0.3152;在灌丛生境中的马鹿、野猪和狍子的P值分别为0.8846、0.9576和0.2415。斑块类型和景观水平上的格局指标变化趋势表明由于农田扩张导致10个景观情景的破碎化程度逐渐增加,景观水平的破碎化程度低于斑块类型水平。方差分析显示10个景观情景中的种群数量没有显著差异,马鹿、野猪和狍子的P值分别为0.8516、0.2624和0.7636,说明研究区当前的景观破碎化程度对种群动态影响并不显著。完达山东部地区存在盗猎等人为干扰,导致了东北虎主要猎物的数量远低于环境容纳量,景观破碎化虽然在局部地区较为严重,但完达山东部地区整体上景观破碎化并不强烈,该地区景观破碎化的效应尚未显现。认为控制盗猎等人为干扰是增加该地区东北虎主要猎物的数量、实现东北虎种群恢复所应优先采取的措施。     

毛乌素沙地半固定沙丘油蒿种群对土壤湿度空间异质性的响应

将统计学和地统计学方法相结合,探讨了毛乌素沙地半固定沙丘土壤湿度空间异质性与油蒿种群空间异质性之间的关系. 结果表明,在块尺度（80 m×80 m）上,油蒿密度和生物量的空间异质性受制于土壤湿度的空间异质性,尤其油蒿生物量的空间异质性与土壤湿度的空间异质性呈显著正相关关系.表明在半固定沙丘阶段,土壤湿度的空间异质性决定油蒿种群的空间异质性. 由于沙丘地形对降水量的再分配在土壤湿度分布中的作用,土壤湿度和油蒿种群空间异质性相互作用的结果为地形的缀块性→土壤湿度分布的缀块性→油蒿种群分布的缀块性→油蒿生物量和密度的缀块性.     

异质种群动态模型:破碎化景观动态模拟的新途径

景观破碎化导致物种以异质种群方式存活,使得基于异质种群动态模拟破碎化景观动态成为可能。异质种群动态模型的发展为景观动态模拟奠定了良好基础。根据空间处理方式的不同,异质种群模型可分为三大类,可不同程度地用于描述破碎化景观动态。(1)空间不确定异质种群模型,假定所有局域种群间均等互联,模型中不包含空间信息,仅能用于景观斑块动态描述;(2)空间确定异质种群模型,假设局域种群在二维空间上以规则格子形式排列,是一种准现实的空间处理方式,可用于景观动态的简单描述;(3)空间现实异质种群模型,包含了破碎化景观中局域种群的几何特征,可直接用于真实景观动态的模拟研究。空间现实的和基于个体的异质种群模型不但是未来异质种群模型发展的主流,也将成为未来破碎化景观动态研究的重要工具。为了更加准确完整地描述破碎化景观动态,不但应该综合运用已有的各种异质种群模型方法,更要引进新模型来刎画多物种、多变量、高维度、复杂连接的破碎化景观格局与过程。     

城市生态系统:高度空间异质性

城市生态系统复杂性不但体现在人与自然复合关系上,而且体现在空间异质性上。不同于传统的内部相对均质的生态系统,城市生态系统的构成元素(建筑物、植被和水体)在类型、密度、人类干扰强度和社会经济生态功能等方面都存在着很大的空间差异,形成了城市生态系统内部的高度空间异质性。城市空间异质性描述多采用以斑块为基础的景观格局指数法和斑块分类法等。城市生态系统的高度空间异质性,表现在城乡梯度上,生态系统要素、结构、过程、功能和服务都呈现出一定的城乡变化梯度。还表现在各类城市要素和功能单元的破碎化分布上,形成了多层级的斑块化格局。因此,城市空间异质性研究可以采用城乡梯度范式和层级斑块动态范式。这将为城市生态系统内部空间分异规律研究和城市规划管理提供重要的方法学基础。     

有色环境噪音对空间异质种群动态同步性的影响

随着种群动态和空间结构研究兴趣的增加,激发了大量的有关空间同步性的理论和实验的研究工作。空间种群的同步波动现象在自然界广泛存在,它的影响和原因引起了很多生态学家的兴趣。Moran定理是一个非常重要的解释。但以往的研究大多假设环境变化为空间相关的白噪音。越来越多的研究表明很多环境变化的时间序列具有正的时间自相关性,也就是说用红噪音来描述更加合理。因此,推广经典的Moran效应来处理空间相关红噪音的情形很有必要。利用线性的二阶自回归过程的种群模型,推导了两种群空间同步性与种群动态异质性和环境变化的时间相关性(即环境噪音的颜色)之间的关系。深入分析了种群异质性和噪音颜色对空间同步性的影响。结果表明种群动态异质性不利于空间同步性,但详细的关系比较复杂。而红色噪音的同步能力体现在两方面:一方面,本身的相关性对同步性有贡献;另一方面,环境变化时间相关性可以通过改变种群密度依赖来影响同步性,但对同步性的影响并无一致性的结论,依赖于种群的平均动态等因素。这些结果对理解同步性的机理、利用同步机理来制定物种保护策略和害虫防治都有重要的意义。     

昆虫种群动态模拟方法的一点改进──三化螟种群动态模拟模型的研究

以Ｒｕｅｓｉｎｋ（１９７６）的模型为基础,根据昆虫个体一般不同步地进入下一发育阶段的状况,当昆虫各虫态发育到完成该虫态发育所需要的最低年龄级数后,假定各年龄级的昆虫种群均以一定的概率分布函数值进入下一个发育阶段,同时根据有效积温向前推进。据此,对昆虫种群动态模拟方法作了一点改进。该方法综合了已有的种群模型的优点,因而较Ｒｕｅｓｉｎｋ（１９７６）和ＣｈｉＨｓｉｎ等（１９８５）提出的方法更真实地反映了昆虫种群动态的变化规律。根据三化螟自然种群生命表的资料,分析和确定逐日存活率、逐日发育率和逐日生殖率,对三化螟种群进行逐日动态模拟和预测,同时引入环境因素对种群的控制作用,研究不同环境条件下的种群动态,经验证,模型基本能够反映田间三化螟的发生规律。     

集合种群空间混沌的模拟研究以及Allee效应、拥挤效应与捕食效应对空间模式的影响

集合种群的空间模式研究是当今生态学的核心问题之一。本研究利用常微分动力系统以及基于网格模型的元胞自动机模型对Allee效应、拥挤效应以及捕食作用集合种群的空间分布模式做了全面的模拟研究。Allee效应描述当种群水平低于某一阈值时会发生由生殖成功几率下降造成的种群负增长率,而拥挤效应是指当种群密度过高时引起的个体性为异常从而达到调节种群增长率的作用。文章组建了3个空间确定性模型：局部作用模型(CIM)、距离敏感模型(DSM)和集合种群捕食模型(MMP)。局部作用模型显示在一维生境中空斑块形成金字塔状,二维模型显示出明显的动态拟周期性以及由空间混沌所形成的异质性。距离敏感模型可导致由迁移个体中密度制约强度决定的集合种群大小复杂动态与种群密度的双峰分布。这些结果说明动态行为的复杂性,不仅可用于表征研究物种的特性,而且可以表明该物种的续存能力与灭绝风险。集合种群捕食模型是概率转换空间模型,利用该模型得出了依赖于模型参数和生境尺度的白组织种群概率空间分布模式。模拟的结果表明,系统的内在机制和这种白组织模式导致捕食者形成集团型不明显的“捕食小组”或“杀手小组”,并具有较高扩散力．但却包括侵占率低、灭绝率高的特点。而使猎物种群形成高集团性、高侵占率、低灭绝率、低扩散力的种群集团。这种特点又使捕食者种群在生境中处于中心地带,而使猎物种群形成在捕食者和生境边缘间的环状分布。这些结果还说明了尺度对于生态学的研究是至关重要的,不同的尺度将产生不同的系统模式。     

杭州郊区菜蚜种群的空间动态

利用 1 990～ 1 992年杭州郊区菜区 1 0茬结球甘蓝、2 3茬小白菜上菜蚜种群的系统调查数据 ,选择受密度影响较小的负二项分布的K值 ,描述了菜蚜混生种群的空间格局及其时序动态 .2类蔬菜上桃蚜、萝卜蚜混生种群终年呈聚集分布 ,但聚集强度变化有明显的季节规律 .7～ 9月聚集度最高 ,5和 1 1月前后有 2个明显的扩散高峰 .在甘蓝作物上的聚集强度随时间的变化过程因季节而异 ,春夏季为高 低 高 ,夏秋季一直较高 ,秋冬季在年间有较大变化 ,冬春季开始由低向高变化 ,随后上下波动 .萝卜蚜的聚集度较桃蚜为高 .综合了菜蚜混生种群的数量消长规律、环境因子的变化等信息 ,对其空间图式及其时序动态特征的成因进行了讨论 .     

江西武夷山珍稀濒危植物南方铁杉种群动态与空间分布

明晰江西武夷山国家级自然保护区内180年生的珍稀濒危植物南方铁杉(Tsuga chinensis var.tchekiangensis)的种群特征,并提出针对性的保护策略,对南方铁杉种群的就地保护具有现实意义。通过分析保护区内6.4 hm~2动态监测固定样地的南方铁杉种群数据,编制了静态生命表,绘制了存活曲线、死亡率和消失率曲线、生存函数曲线,采用了时间序列模型对种群数量特征进行未来预测;同时,运用点格局分析Ripley′s K函数中的成对相关函数g(r)判断不同生长阶段的南方铁杉种群在不同尺度下的空间分布格局。结果表明：(1)南方铁杉种群的年龄结构呈“金字塔”型,属于衰退型种群;各龄级间的数量变化动态关系显示该种群在当前阶段呈增长型,但是种群的天然更新能力较差;(2)南方铁杉种群的存活曲线表现为Deevey-I型,种群个体在进入生理死亡阶段后产生一定的波动;(3)南方铁杉种群的生存率随龄级增加而逐渐下降,累积死亡率逐渐递增;死亡密度整体偏低,在第1—2龄级较高,总体波动幅度较小;危险率曲线总体呈现上升的趋势;(4)在经过不同龄级的时间后,南方铁杉幼龄树数量降低,中龄树和老龄树数量持平...     

红松老龄林主要树种的空间异质性特征与比较的定量研究

 空间异质性研究对认识不同尺度上的生态系统结构、功能和过程具有重要的理论意义。采用地统计学理论和方法,通过空间异质性特征和比较研究了我国东北红松老龄林中主要树种,即红松(Pinus koraiensis)、云杉(Picea koraiensis)、冷杉(Abies nephrolepis)、枫桦(Betula costata)和紫椴(Tilia amurensis)的空间异质性程度、空间异质性组成、尺度和格局问题。结果表明：红松老龄林中主要树种虽然生长在同一林分中,但是它们的空间异质性与格局具有明显的差异。红松的空间异质性程度最高,分数维较低,其空间异质性主要由空间自相关部分组成,在450m的尺度内,具有明显的空间格局。枫桦的空间异质性程度最低,分数维最大,空间异质性主要由随机部分组成,在大于100m的尺度上不存在明显的空间格局。云杉和冷杉由于生长的立地相似,因此具有相似的空间异质性特征和格局。紫椴是红松最重要的伴生树种,其空间异质性程度、空间异质性组成、尺度和格局等方面与红松接近。红松老龄林中主要树种空间异质性与格局在一定尺度上的差异,反映这些树种在生态系统中具有不同的生态学功能和过程。