数学模型在生态学的应用及研究 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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杨东方，苗振清 著

图书标签:

• 数学模型
• 生态学
• 应用研究
• 生态建模
• 数理生态学
• 生物数学
• 模型分析
• 生态系统
• 理论生态学
• 交叉学科

出版社： 中国海洋出版社

ISBN：9787502790097

版次：1

商品编码：11740533

开本：16开

出版时间：2015-06-01

用纸：胶版纸

页数：309

字数：480000

正文语种：中文

内容简介

　　通过阐述数学模型在生态学的应用和研究，定量化的展示生态系统中环境因子和生物因子的变化过程，揭示生态系统的规律和机制，以及其稳定性、连续性的变化，使生态数学模型在生态系统中发挥巨大作用。在科学技术迅猛发展的今天，通过该书的学习，可以帮助读者了解生态数学模型的应用、发展和研究的过程；分析不同领域、不同学科的各种各样生态数学模型；探索采取何种数学模型应用于何种生态领域的研究；掌握建立数学模型的方法和技巧。此外，该书还有助于加深对生态系统的量化理解，培养定量化研究生态系统的思维。数学模型在生态学不同领域的应用，如在阐述了数学模型建立的背景、数学模型的组成和结构以及其数学模型本书适合气象学、地质学、海洋学、环境学、生物学、生物地球化学、生态学、陆地生态学、海洋生态学和海湾生态学等有关领域的科学工作者和相关学科的专家参阅，也适合高等院校师生作为教学和科研的参考

内页插图

目录

含沙水流的流量模型景观生态的评价模型玉米的形态模型稻田土壤的养分预测模型土地适宜性的评价模型棉花群体的生长模型渠道纵横断面的设计模型滴灌系统的滴头颗粒浓度模型水稻直播的排种轮模型拱结构的屈曲承载力计算施肥罐的肥液浓度变化模型香蕉树的蒸腾量公式土壤含水率的分布模型点源人渗参数的计算苹果的黏弹性模型土层干旱的指标模型灌溉制度的优化模型滚动轴承的故障识别模型发动机失火故障的诊断模型液压泵故障的诊断模型谷物流量的传感器设计模型梯田土方量的计算水稻需水量的预测模型土壤的压实模型作物冠层的温度模型阀控液压缸的控制模型果蔬气调包装的湿度模型图像融合的评价模型长期水文影响的评价模型流域的日蒸散模型农产品的无损检测模型坡面薄层水流的流态模型淀粉酶的水解模型番茄叶片的热时间计算胎面花纹的附着性能模型人工鱼群的预测公式鸡蛋壳的受力破损模型作物的土壤水氮模型秸秆覆盖的水热运移模型土壤毛管的水上升模型农地整理的效益评价模型温室番茄的生长模型中国草地的生产力计算播种机的吸排种模型脂肪酸的分子蒸馏模型湿地面积的预测模型冷冻牛肉的升华干燥模型小麦的施氮模型多级渠系的优化配水模型滴头的含沙水流动计算水分的能量公式植被恢复的评价模型茶叶图像的信息公式作物蒸散量的各种公式土壤水分的人渗函数灌区水资源的配置模型柑橘边缘的检测算子石榴汁的热降解模型土壤的热传递计算土壤的蒸发量模型四轮转向系统的控制模型水头与水管网的输配公式滴灌施肥的均匀性公式耕地田面的糙率公式农业机械的风险评价模型农田系统的水分运动模型藏北草地的地表公式作物腾发量的各种计算作物遥感的识别模型车辆半轴的可靠度公式冷却猪肉的货架期模型牛粪水解的乙酸含量模型冬小麦长势的监测模型土壤孔隙的水力模型电喷头的环状电极公式航向角度的测量公式种植面积的影像分割公式农机振动的强度模型刀轴可靠性的设计模型动静压轴承的油膜公式

现代生态学前沿：理论、方法与案例研究 本书聚焦于现代生态学研究的最新进展，深入剖析驱动全球生态系统动态变化的复杂机制，并展示一系列前沿的定量分析和实验技术在解决实际生态问题中的应用。本书旨在为生态学、环境科学、生物学以及相关跨学科领域的学生、研究人员和政策制定者提供一个全面、深入且高度实用的知识框架。 --- 第一部分：生态系统功能与生物多样性驱动力 本部分将生态学研究的基石——生态系统功能和生物多样性——置于全球变化的宏大背景之下进行审视。我们不再局限于传统的物种名录或简单的物种丰富度计算，而是深入探讨功能多样性如何维持生态系统服务，以及环境压力如何重塑这些功能网络。 第一章：全球变化下的生态系统功能重组 本章首先回顾气候变暖、氮沉降和土地利用变化对主要生态系统（如森林、草原、湿地和海洋生态系统）基础代谢过程（如初级生产力、碳循环和水分循环）的长期影响。我们将利用同位素示踪技术和遥感数据，量化这些驱动因子如何改变碳、氮、磷等关键元素的生物地球化学循环速率和效率。重点讨论“生态系统功能对气候变化的响应阈值”——即生态系统从线性响应转变为非线性突变的临界点。此外，还引入了“功能汇点”和“功能冗余”的概念，探讨在环境压力下，生态系统抵抗力与恢复力的内在联系。 第二章：生物多样性与生态系统稳定性：机制与权衡 本章超越了“物种丰富度-稳定性”的传统观点，着重探讨功能性状（Trait-based approach）在调节群落稳定性和生态系统服务中的核心作用。我们将系统梳理随机过程模型、竞争排斥理论与浮现属性理论（Emergent Properties Theory）在解释多样性效应中的应用。关键内容包括： 1. 时间稳定性分析： 探讨不同尺度上物种共存机制（如资源竞争、捕食关系、介导作用）如何影响群落对短期扰动的抵抗能力和长期恢复速度。 2. 尺度效应与尺度依赖性： 分析在微环境尺度、地块尺度和景观尺度上，驱动生物多样性维持的机制有何差异，并评估多尺度视角下生态系统服务的供给效率。 3. 入侵生物与本土群落的互嵌关系： 利用网络分析方法，研究入侵物种如何通过改变群落内部的相互作用强度（如竞争或互利共生），从而影响整个生态系统的结构和功能。 第三章：复杂相互作用的定量解析：群落生态学的新范式 本章致力于介绍分析多物种相互作用的先进统计和建模工具。传统的成对相互作用分析已无法满足对真实生态系统复杂性的描述，因此本章将重点介绍基于高维数据的结构方程模型（SEM）、贝叶斯层次模型（Bayes Hierarchical Modeling）在解耦直接效应和间接效应中的应用。具体案例将涵盖：竞争-捕食复合网络、植物-土壤微生物互作的反馈机制，以及宿主-病原体动态在维持或破坏群落结构中的作用。 --- 第二部分：前沿监测技术与数据驱动的生态推断 本部分将目光投向现代生态学研究的“工具箱”——如何利用高新技术手段获取、处理和解释海量生态数据，实现对生态过程的精准监测和预测。 第四章：遥感生态学：从像素到全球尺度的景观结构分析 本章详细阐述了高光谱、激光雷达（LiDAR）和合成孔径雷达（SAR）技术如何突破传统地面调查的限制。内容包括： 1. 植被结构的三维重建： 利用点云数据精确量化林冠高度、叶面积指数（LAI）及其垂直分布，并将其与光合作用效率挂钩。 2. 时间序列分析： 运用Landsat、Sentinel等数据，通过像元二分模型和PhenoCam技术，精细描绘物候期（Phenology）的变化，并评估其对区域碳汇潜力的影响。 3. 异质性量化： 介绍景观格局指数（如分形维数、斑块密度）在刻画生态系统异质性方面的优势，以及如何将其纳入到生态系统过程模型中。 第五章：宏基因组学与环境DNA（eDNA）在生态监测中的革命 随着分子生物学技术的飞速发展，我们现在能够以前所未有的分辨率“窥探”生态系统中的生命活动。本章重点介绍： 1. 生物多样性普查的范式转变： 阐述eDNA如何用于快速、无创地评估水体和土壤中物种的分布和丰度，特别是在隐存物种和稀有物种监测中的潜力。 2. 微生物群落功能解析： 结合宏基因组测序和转录组学，解析环境中微生物群落（如土壤微生物、肠道菌群）在驱动物质循环（如甲烷氧化、固氮作用）中的具体代谢途径和活性状态。 3. 生态毒理学与环境健康评估： 利用基因表达谱分析，评估环境污染物对非模式生物的分子水平毒性效应，实现从宏观现象到微观机制的有效链接。 第六章：数据同化与生态预测：集成建模的未来 现代生态学越来越依赖于将观测数据与理论模型相结合的能力。本章探讨了先进的数据同化技术（如卡尔曼滤波、集合预测系统）如何提高生态系统模型的准确性和鲁棒性。我们将详细介绍将遥感数据、气象再分析数据和地面通量数据集成到过程模型（如动态全球植被模型DGVM）中的具体步骤和挑战。此外，本章还将讨论如何利用机器学习（如深度学习）处理高维生态时间序列数据，用于短期预测和长期趋势的归纳。 --- 第三部分：生态学原理在资源管理与保护中的应用 本书的最后一部分，旨在将基础生态学理论转化为可操作的保护和管理策略，特别关注人类活动对自然资源的影响。 第七章：景观生态学与生态基础设施建设 本章聚焦于如何在人类主导的景观中，设计和维护维持生态系统服务的空间结构。内容包括：连接性（Connectivity）的量化指标（如电路理论、基于主导路径的分析），栖息地破碎化对种群遗传多样性的影响，以及“生态廊道”和“绿色基础设施”设计的优化原则。案例分析将涵盖城市生态修复和农业景观中的生物多样性友好型管理实践。 第八章：资源可持续利用的生态学基础：渔业与森林管理的动态模型 针对两大关键自然资源，本章深入探讨了经典资源生态学模型（如Schaefer模型、Leslie矩阵）的局限性，并引入了基于个体模型（IBM）和基于代理的模型（ABM）来模拟资源捕捞或采伐压力下，种群年龄结构、空间分布和遗传变异的动态响应。重点讨论了如何将环境不确定性（如气候波动）纳入可持续性评估框架，以实现更具韧性的资源管理决策。 第九章：生物多样性保护的经济学悖论与决策支持 本章探讨了生态保护实践中经常遇到的经济权衡问题。我们将分析成本效益分析（CBA）在保护项目中的应用及其局限性，并介绍“支付生态系统服务（PES）”机制的理论构建和全球实践案例。关键在于如何将生态系统的非市场价值量化，并将其转化为有效的政策激励工具，平衡经济发展与生态完整性之间的矛盾。 --- 总结与展望：迈向集成化的全球生态学 全书的终点在于强调，未来的生态学研究必须是高度集成化的——融合遥感观测、分子机制、复杂系统理论和大数据分析。本书期望能够激发读者超越传统的学科壁垒，以更广阔的视野和更强大的定量工具，应对当前人类世所面临的复杂生态挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图表制作堪称一绝，这对于一本涉及大量数学公式和模型图示的专业书籍来说至关重要。很多同类书籍的图表常常模糊不清，或者公式标注混乱，让人在试图跟随推导时感到十分沮丧。然而，这本书中的每一个函数图像、每一个系统流程图都清晰锐利，配色得当，有效地起到了辅助理解的作用。特别是他们展示的那些三维相图，用不同的颜色和等高线来区分不同参数下的系统稳定性区域，视觉冲击力极强，瞬间就将抽象的数学概念具象化了。我特别喜欢其中穿插的一些“历史回顾”小节，比如对早期生态学先驱如何尝试量化种群增长的简短介绍，这不仅增添了阅读的趣味性，也让读者能感受到学科发展的脉络。可以说，这本书在提升阅读体验的细节处理上，体现了出版方极高的专业水准。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，与其说是学习知识，不如说是一种思维模式的重塑。我发现自己开始不自觉地用“系统”和“反馈”的眼光去看待周围的一切。举个例子，过去我看到河流污染，最多停留在描述性的层面，但读了这本书后，我立马会联想到，这其中是否存在一个潜伏的“阈值效应”？一旦污染浓度超过某个临界点，生态系统会如何以非线性的方式崩溃？书中对“生态恢复力”的数学刻画，给我带来了极大的启发。作者没有简单地定义恢复力，而是通过引入滞后时间（Time Lags）和延迟反馈机制，构建了一套更贴近真实的动态反馈回路模型。这种对时间维度深入挖掘的方式，让传统的静态生态学观点显得有些捉襟见肘。整本书的叙事节奏非常沉稳，章节之间的逻辑推进如同严密的论证链条，让人感到一种久违的、被知识体系牢牢掌控的踏实感。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，这本书的深度远超我的预期，它不仅仅停留在基础模型的介绍上，更是深入到了前沿的计算方法和不确定性分析。在讨论气候变化对生物多样性的影响时，作者采用了蒙特卡洛模拟的方法，详细阐述了如何处理环境数据固有的随机性和测量误差。我特别留意了关于“栖息地破碎化”那一章，书中对比了多种空间统计模型在评估隔离效应时的优劣。这部分内容对于那些从事保护生物学研究的同仁来说，无疑是一份宝贵的参考手册。它没有给我们一个“标准答案”，而是展示了在面对真实世界中那些充满噪声和变数的系统时，我们应该如何构建更鲁棒、更具预测能力的数学框架。坦白讲，其中关于高维非线性系统的处理部分，我需要反复阅读才能完全消化，但这恰恰说明了作者的严谨性——他们没有为了迎合初学者而简化掉那些至关重要的复杂性。它更像是一部严谨的学术专著，需要读者投入足够的时间和精力去细细品味其中的精妙之处。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计着实引人注目，那种深邃的蓝与自然的绿色交织在一起，立刻给人一种置身于广袤森林或深邃海洋的感觉。我原本是抱着一种探究复杂理论的预期来翻开它的，但没想到，作者在开篇就用一种非常平易近人的方式，将那些看似高高在上的数学概念与我们日常生活中那些生动的生态现象巧妙地联系了起来。比如，他们如何用简单的微分方程来模拟一个捕食者种群的数量波动，那种清晰的逻辑推导过程，即便是对数学基础不太扎实的读者，也能跟随作者的思路一步步深入。我尤其欣赏其中关于“信息素传播”的案例分析，书中没有堆砌晦涩的公式，而是通过构建一个动态系统模型，直观地展示了为什么某些昆虫倾向于集群而非分散觅食。这种理论与实践的紧密结合，让我深刻体会到，数学并非冰冷的数字堆砌，而是理解自然界复杂运行机制的有力工具。这本书的价值在于，它成功地架起了一座桥梁，让生态学的研究者能够更精确地量化他们的观察，同时也让数学爱好者找到了一个充满生机与挑战的应用领域。读完前几章，我已经开始重新审视我过去对自然界中看似随机事件的看法了。

评分☆☆☆☆☆

对我而言，这本书最大的价值在于它提供了一种“跨界对话”的语言范本。我是一名应用统计学的研究者，此前对生物学领域的了解多停留在描述性层面。这本书帮助我理解了生物学家们在描述种群竞争、疾病传播或物种间相互作用时，他们真正依赖的底层数学结构是什么。书中对“元胞自动机”（Cellular Automata）在模拟物种入侵模式中的应用描述，让我看到了离散数学在宏观生态现象解释上的巨大潜力。它鼓励读者去尝试用非传统的数学工具去解决生物学难题，而不是墨守成规地只使用经典的ODE或PDE。这种开放式的、鼓励创新的研究导向，让我对接下来的研究方向有了全新的思考。它不再仅仅是一本工具书，更像是一位富有经验的导师，在你面前铺陈出了一条条通往未知领域的清晰路径，催促着你去验证、去超越。