數學模型在生態學的應用及研究 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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楊東方，苗振清 著

圖書標籤:

• 數學模型
• 生態學
• 應用研究
• 生態建模
• 數理生態學
• 生物數學
• 模型分析
• 生態係統
• 理論生態學
• 交叉學科

齣版社： 中國海洋齣版社

ISBN：9787502790097

版次：1

商品編碼：11740533

開本：16開

齣版時間：2015-06-01

用紙：膠版紙

頁數：309

字數：480000

正文語種：中文

內容簡介

　　通過闡述數學模型在生態學的應用和研究，定量化的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，通過該書的學習，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，該書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。數學模型在生態學不同領域的應用，如在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本書適閤氣象學、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

含沙水流的流量模型景觀生態的評價模型玉米的形態模型稻田土壤的養分預測模型土地適宜性的評價模型棉花群體的生長模型渠道縱橫斷麵的設計模型滴灌係統的滴頭顆粒濃度模型水稻直播的排種輪模型拱結構的屈麯承載力計算施肥罐的肥液濃度變化模型香蕉樹的蒸騰量公式土壤含水率的分布模型點源人滲參數的計算蘋果的黏彈性模型土層乾旱的指標模型灌溉製度的優化模型滾動軸承的故障識彆模型發動機失火故障的診斷模型液壓泵故障的診斷模型榖物流量的傳感器設計模型梯田土方量的計算水稻需水量的預測模型土壤的壓實模型作物冠層的溫度模型閥控液壓缸的控製模型果蔬氣調包裝的濕度模型圖像融閤的評價模型長期水文影響的評價模型流域的日蒸散模型農産品的無損檢測模型坡麵薄層水流的流態模型澱粉酶的水解模型番茄葉片的熱時間計算胎麵花紋的附著性能模型人工魚群的預測公式雞蛋殼的受力破損模型作物的土壤水氮模型秸稈覆蓋的水熱運移模型土壤毛管的水上升模型農地整理的效益評價模型溫室番茄的生長模型中國草地的生産力計算播種機的吸排種模型脂肪酸的分子蒸餾模型濕地麵積的預測模型冷凍牛肉的升華乾燥模型小麥的施氮模型多級渠係的優化配水模型滴頭的含沙水流動計算水分的能量公式植被恢復的評價模型茶葉圖像的信息公式作物蒸散量的各種公式土壤水分的人滲函數灌區水資源的配置模型柑橘邊緣的檢測算子石榴汁的熱降解模型土壤的熱傳遞計算土壤的蒸發量模型四輪轉嚮係統的控製模型水頭與水管網的輸配公式滴灌施肥的均勻性公式耕地田麵的糙率公式農業機械的風險評價模型農田係統的水分運動模型藏北草地的地錶公式作物騰發量的各種計算作物遙感的識彆模型車輛半軸的可靠度公式冷卻豬肉的貨架期模型牛糞水解的乙酸含量模型鼕小麥長勢的監測模型土壤孔隙的水力模型電噴頭的環狀電極公式航嚮角度的測量公式種植麵積的影像分割公式農機振動的強度模型刀軸可靠性的設計模型動靜壓軸承的油膜公式

現代生態學前沿：理論、方法與案例研究 本書聚焦於現代生態學研究的最新進展，深入剖析驅動全球生態係統動態變化的復雜機製，並展示一係列前沿的定量分析和實驗技術在解決實際生態問題中的應用。本書旨在為生態學、環境科學、生物學以及相關跨學科領域的學生、研究人員和政策製定者提供一個全麵、深入且高度實用的知識框架。 --- 第一部分：生態係統功能與生物多樣性驅動力 本部分將生態學研究的基石——生態係統功能和生物多樣性——置於全球變化的宏大背景之下進行審視。我們不再局限於傳統的物種名錄或簡單的物種豐富度計算，而是深入探討功能多樣性如何維持生態係統服務，以及環境壓力如何重塑這些功能網絡。 第一章：全球變化下的生態係統功能重組 本章首先迴顧氣候變暖、氮沉降和土地利用變化對主要生態係統（如森林、草原、濕地和海洋生態係統）基礎代謝過程（如初級生産力、碳循環和水分循環）的長期影響。我們將利用同位素示蹤技術和遙感數據，量化這些驅動因子如何改變碳、氮、磷等關鍵元素的生物地球化學循環速率和效率。重點討論“生態係統功能對氣候變化的響應閾值”——即生態係統從綫性響應轉變為非綫性突變的臨界點。此外，還引入瞭“功能匯點”和“功能冗餘”的概念，探討在環境壓力下，生態係統抵抗力與恢復力的內在聯係。 第二章：生物多樣性與生態係統穩定性：機製與權衡 本章超越瞭“物種豐富度-穩定性”的傳統觀點，著重探討功能性狀（Trait-based approach）在調節群落穩定性和生態係統服務中的核心作用。我們將係統梳理隨機過程模型、競爭排斥理論與浮現屬性理論（Emergent Properties Theory）在解釋多樣性效應中的應用。關鍵內容包括： 1. 時間穩定性分析： 探討不同尺度上物種共存機製（如資源競爭、捕食關係、介導作用）如何影響群落對短期擾動的抵抗能力和長期恢復速度。 2. 尺度效應與尺度依賴性： 分析在微環境尺度、地塊尺度和景觀尺度上，驅動生物多樣性維持的機製有何差異，並評估多尺度視角下生態係統服務的供給效率。 3. 入侵生物與本土群落的互嵌關係： 利用網絡分析方法，研究入侵物種如何通過改變群落內部的相互作用強度（如競爭或互利共生），從而影響整個生態係統的結構和功能。 第三章：復雜相互作用的定量解析：群落生態學的新範式 本章緻力於介紹分析多物種相互作用的先進統計和建模工具。傳統的成對相互作用分析已無法滿足對真實生態係統復雜性的描述，因此本章將重點介紹基於高維數據的結構方程模型（SEM）、貝葉斯層次模型（Bayes Hierarchical Modeling）在解耦直接效應和間接效應中的應用。具體案例將涵蓋：競爭-捕食復閤網絡、植物-土壤微生物互作的反饋機製，以及宿主-病原體動態在維持或破壞群落結構中的作用。 --- 第二部分：前沿監測技術與數據驅動的生態推斷 本部分將目光投嚮現代生態學研究的“工具箱”——如何利用高新技術手段獲取、處理和解釋海量生態數據，實現對生態過程的精準監測和預測。 第四章：遙感生態學：從像素到全球尺度的景觀結構分析 本章詳細闡述瞭高光譜、激光雷達（LiDAR）和閤成孔徑雷達（SAR）技術如何突破傳統地麵調查的限製。內容包括： 1. 植被結構的三維重建： 利用點雲數據精確量化林冠高度、葉麵積指數（LAI）及其垂直分布，並將其與光閤作用效率掛鈎。 2. 時間序列分析： 運用Landsat、Sentinel等數據，通過像元二分模型和PhenoCam技術，精細描繪物候期（Phenology）的變化，並評估其對區域碳匯潛力的影響。 3. 異質性量化： 介紹景觀格局指數（如分形維數、斑塊密度）在刻畫生態係統異質性方麵的優勢，以及如何將其納入到生態係統過程模型中。 第五章：宏基因組學與環境DNA（eDNA）在生態監測中的革命 隨著分子生物學技術的飛速發展，我們現在能夠以前所未有的分辨率“窺探”生態係統中的生命活動。本章重點介紹： 1. 生物多樣性普查的範式轉變： 闡述eDNA如何用於快速、無創地評估水體和土壤中物種的分布和豐度，特彆是在隱存物種和稀有物種監測中的潛力。 2. 微生物群落功能解析： 結閤宏基因組測序和轉錄組學，解析環境中微生物群落（如土壤微生物、腸道菌群）在驅動物質循環（如甲烷氧化、固氮作用）中的具體代謝途徑和活性狀態。 3. 生態毒理學與環境健康評估： 利用基因錶達譜分析，評估環境汙染物對非模式生物的分子水平毒性效應，實現從宏觀現象到微觀機製的有效鏈接。 第六章：數據同化與生態預測：集成建模的未來 現代生態學越來越依賴於將觀測數據與理論模型相結閤的能力。本章探討瞭先進的數據同化技術（如卡爾曼濾波、集閤預測係統）如何提高生態係統模型的準確性和魯棒性。我們將詳細介紹將遙感數據、氣象再分析數據和地麵通量數據集成到過程模型（如動態全球植被模型DGVM）中的具體步驟和挑戰。此外，本章還將討論如何利用機器學習（如深度學習）處理高維生態時間序列數據，用於短期預測和長期趨勢的歸納。 --- 第三部分：生態學原理在資源管理與保護中的應用 本書的最後一部分，旨在將基礎生態學理論轉化為可操作的保護和管理策略，特彆關注人類活動對自然資源的影響。 第七章：景觀生態學與生態基礎設施建設 本章聚焦於如何在人類主導的景觀中，設計和維護維持生態係統服務的空間結構。內容包括：連接性（Connectivity）的量化指標（如電路理論、基於主導路徑的分析），棲息地破碎化對種群遺傳多樣性的影響，以及“生態廊道”和“綠色基礎設施”設計的優化原則。案例分析將涵蓋城市生態修復和農業景觀中的生物多樣性友好型管理實踐。 第八章：資源可持續利用的生態學基礎：漁業與森林管理的動態模型 針對兩大關鍵自然資源，本章深入探討瞭經典資源生態學模型（如Schaefer模型、Leslie矩陣）的局限性，並引入瞭基於個體模型（IBM）和基於代理的模型（ABM）來模擬資源捕撈或采伐壓力下，種群年齡結構、空間分布和遺傳變異的動態響應。重點討論瞭如何將環境不確定性（如氣候波動）納入可持續性評估框架，以實現更具韌性的資源管理決策。 第九章：生物多樣性保護的經濟學悖論與決策支持 本章探討瞭生態保護實踐中經常遇到的經濟權衡問題。我們將分析成本效益分析（CBA）在保護項目中的應用及其局限性，並介紹“支付生態係統服務（PES）”機製的理論構建和全球實踐案例。關鍵在於如何將生態係統的非市場價值量化，並將其轉化為有效的政策激勵工具，平衡經濟發展與生態完整性之間的矛盾。 --- 總結與展望：邁嚮集成化的全球生態學 全書的終點在於強調，未來的生態學研究必須是高度集成化的——融閤遙感觀測、分子機製、復雜係統理論和大數據分析。本書期望能夠激發讀者超越傳統的學科壁壘，以更廣闊的視野和更強大的定量工具，應對當前人類世所麵臨的復雜生態挑戰。

評分☆☆☆☆☆

我不得不說，這本書的深度遠超我的預期，它不僅僅停留在基礎模型的介紹上，更是深入到瞭前沿的計算方法和不確定性分析。在討論氣候變化對生物多樣性的影響時，作者采用瞭濛特卡洛模擬的方法，詳細闡述瞭如何處理環境數據固有的隨機性和測量誤差。我特彆留意瞭關於“棲息地破碎化”那一章，書中對比瞭多種空間統計模型在評估隔離效應時的優劣。這部分內容對於那些從事保護生物學研究的同仁來說，無疑是一份寶貴的參考手冊。它沒有給我們一個“標準答案”，而是展示瞭在麵對真實世界中那些充滿噪聲和變數的係統時，我們應該如何構建更魯棒、更具預測能力的數學框架。坦白講，其中關於高維非綫性係統的處理部分，我需要反復閱讀纔能完全消化，但這恰恰說明瞭作者的嚴謹性——他們沒有為瞭迎閤初學者而簡化掉那些至關重要的復雜性。它更像是一部嚴謹的學術專著，需要讀者投入足夠的時間和精力去細細品味其中的精妙之處。

評分☆☆☆☆☆

對我而言，這本書最大的價值在於它提供瞭一種“跨界對話”的語言範本。我是一名應用統計學的研究者，此前對生物學領域的瞭解多停留在描述性層麵。這本書幫助我理解瞭生物學傢們在描述種群競爭、疾病傳播或物種間相互作用時，他們真正依賴的底層數學結構是什麼。書中對“元胞自動機”（Cellular Automata）在模擬物種入侵模式中的應用描述，讓我看到瞭離散數學在宏觀生態現象解釋上的巨大潛力。它鼓勵讀者去嘗試用非傳統的數學工具去解決生物學難題，而不是墨守成規地隻使用經典的ODE或PDE。這種開放式的、鼓勵創新的研究導嚮，讓我對接下來的研究方嚮有瞭全新的思考。它不再僅僅是一本工具書，更像是一位富有經驗的導師，在你麵前鋪陳齣瞭一條條通往未知領域的清晰路徑，催促著你去驗證、去超越。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖錶製作堪稱一絕，這對於一本涉及大量數學公式和模型圖示的專業書籍來說至關重要。很多同類書籍的圖錶常常模糊不清，或者公式標注混亂，讓人在試圖跟隨推導時感到十分沮喪。然而，這本書中的每一個函數圖像、每一個係統流程圖都清晰銳利，配色得當，有效地起到瞭輔助理解的作用。特彆是他們展示的那些三維相圖，用不同的顔色和等高綫來區分不同參數下的係統穩定性區域，視覺衝擊力極強，瞬間就將抽象的數學概念具象化瞭。我特彆喜歡其中穿插的一些“曆史迴顧”小節，比如對早期生態學先驅如何嘗試量化種群增長的簡短介紹，這不僅增添瞭閱讀的趣味性，也讓讀者能感受到學科發展的脈絡。可以說，這本書在提升閱讀體驗的細節處理上，體現瞭齣版方極高的專業水準。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的過程，與其說是學習知識，不如說是一種思維模式的重塑。我發現自己開始不自覺地用“係統”和“反饋”的眼光去看待周圍的一切。舉個例子，過去我看到河流汙染，最多停留在描述性的層麵，但讀瞭這本書後，我立馬會聯想到，這其中是否存在一個潛伏的“閾值效應”？一旦汙染濃度超過某個臨界點，生態係統會如何以非綫性的方式崩潰？書中對“生態恢復力”的數學刻畫，給我帶來瞭極大的啓發。作者沒有簡單地定義恢復力，而是通過引入滯後時間（Time Lags）和延遲反饋機製，構建瞭一套更貼近真實的動態反饋迴路模型。這種對時間維度深入挖掘的方式，讓傳統的靜態生態學觀點顯得有些捉襟見肘。整本書的敘事節奏非常沉穩，章節之間的邏輯推進如同嚴密的論證鏈條，讓人感到一種久違的、被知識體係牢牢掌控的踏實感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計著實引人注目，那種深邃的藍與自然的綠色交織在一起，立刻給人一種置身於廣袤森林或深邃海洋的感覺。我原本是抱著一種探究復雜理論的預期來翻開它的，但沒想到，作者在開篇就用一種非常平易近人的方式，將那些看似高高在上的數學概念與我們日常生活中那些生動的生態現象巧妙地聯係瞭起來。比如，他們如何用簡單的微分方程來模擬一個捕食者種群的數量波動，那種清晰的邏輯推導過程，即便是對數學基礎不太紮實的讀者，也能跟隨作者的思路一步步深入。我尤其欣賞其中關於“信息素傳播”的案例分析，書中沒有堆砌晦澀的公式，而是通過構建一個動態係統模型，直觀地展示瞭為什麼某些昆蟲傾嚮於集群而非分散覓食。這種理論與實踐的緊密結閤，讓我深刻體會到，數學並非冰冷的數字堆砌，而是理解自然界復雜運行機製的有力工具。這本書的價值在於，它成功地架起瞭一座橋梁，讓生態學的研究者能夠更精確地量化他們的觀察，同時也讓數學愛好者找到瞭一個充滿生機與挑戰的應用領域。讀完前幾章，我已經開始重新審視我過去對自然界中看似隨機事件的看法瞭。