數(shù)學(xué)模型在生態(tài)學(xué)的應(yīng)用及研究

前言

　　數(shù)學(xué)模型研究可以分為兩大方面：定性和定量的，要定性地研究，提出的問題是：“發(fā)生了什么？或者發(fā)生了沒有？”，要定量地研究，提出的問題是“發(fā)生了多少？或者它如何發(fā)生的？”。前者是對問題的動態(tài)周期、特征和趨勢進行了定性的描述，而后者是對問題的機制、原理、起因進行了定量化的解釋。然而，生物學(xué)中有許多實驗問題與建立模型并不是直接有關(guān)的。于是，通過分析、比較、計算和應(yīng)用各種數(shù)學(xué)方法，建立反映實際的且具有意義的仿真模型?！　∩鷳B(tài)數(shù)學(xué)模型的特點為：（1）綜合考慮各種生態(tài)因子的影響。（2）定量化描述生態(tài)過程，闡明生態(tài)機制和規(guī)律。（3）能夠動態(tài)的模擬和預(yù)測自然發(fā)展狀況?！　∩鷳B(tài)數(shù)學(xué)模型的功能為：（1）建造模型的嘗試常有助于精確判定所缺乏的知識和數(shù)據(jù)，對于生物和環(huán)境有進一步定量了解。（2）模型的建立過程能產(chǎn)生新的想法和實驗方法，并縮減實驗的數(shù)量，對選擇假設(shè)有所取舍，完善實驗設(shè)計。（3）與傳統(tǒng)的方法相比，模型常能更好地使用越來越精確的數(shù)據(jù)，從生態(tài)的不同方面所取得材料集中在一起，得出統(tǒng)一的概念。

內(nèi)容概要

本書主要介紹了各種各樣的數(shù)學(xué)模型在生態(tài)學(xué)不同領(lǐng)域的應(yīng)用，如在地理、地貌、水文、水動力以及環(huán)境變化、生物變化和生態(tài)變化等領(lǐng)域的應(yīng)用。詳細闡述了數(shù)學(xué)模型建立的背景、數(shù)學(xué)模型的組成、結(jié)構(gòu)及其數(shù)學(xué)模型應(yīng)用的意義。　　本書適合氣象學(xué)、地質(zhì)學(xué)、海洋學(xué)、環(huán)境學(xué)、生物學(xué)、生物地球化學(xué)、生態(tài)學(xué)、陸地生態(tài)學(xué)、海洋生態(tài)學(xué)和海灣生態(tài)學(xué)等有關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)T作者和相關(guān)學(xué)科的專家參閱，也適合高等院校師生作為教學(xué)和科研的參考。

作者簡介

　　楊東方，男，1962年11月出生，陜西省延安市人，漢族。1984年畢業(yè)于延安大學(xué)數(shù)學(xué)系（學(xué)士）；1989年畢業(yè)于大連理工大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)研究所（碩士），研究方向：Lenard方程唯n極限環(huán)的充分條件、微分方程在經(jīng)濟管理生物方面的應(yīng)用；1999畢業(yè)于中國科學(xué)院青島海洋研究所（博士），研究方向：營養(yǎng)鹽硅、光和水溫對浮游植物生長的影響，專業(yè)為海洋生物學(xué)和生態(tài)學(xué)；同年在青島海洋大學(xué)，化學(xué)化工學(xué)院和環(huán)境科學(xué)與工程研究院做博士后研究工作，研究方向：膠州灣浮游植物的生長過程的定量化初步研究。

書籍目錄

大黃魚各輪組耳石邊緣增長率（1）大黃魚成熟系數(shù)劃分大黃魚亞種的75％法則魚群間形態(tài)特征差異系數(shù)值海底淺地層探層聲吶方程及聲音在海底淺地層的傳播損失折光計法測魚類含脂量同軸型全息術(shù)原理根據(jù)位渦度守恒原理求得的氣流偏角與地形的關(guān)系式杰式模式中最大風速半徑與臺風中心示度的關(guān)系及標準風暴增水高度的計算大黃魚生殖力系數(shù)風應(yīng)力渦度非均勻海內(nèi)聯(lián)系風場和全流場的方程碘量法測定陶罐裝混合毒品中銅的含量及銅的滲出率相對輸沙力索式法提取大黃魚脂肪含脂量的百分數(shù)電解海水的理論依據(jù)海底地殼熱流及熱導(dǎo)率離子選擇性電極在酸度計上的電位差及其測定的海帶碘含量淺地層剖面儀的工作頻率、放大器通頻帶和分辨率海浪縱向輸沙波能輸沙公式綜合式和拉勒斯式修訂式海潮流橫向輸沙能流一泥沙連續(xù)方程及剪應(yīng)力一推移質(zhì)輸沙公式水下地形圖對比計算沖淤量中深層剖面儀垂直入射聲脈沖的反射系數(shù)和透射系數(shù)中層剖面儀等靈敏度等間距的水聽器陣方向特性船舶設(shè)計流體動力學(xué)的公式及風壓公式氬鉀法計算海水年齡的公式曼氏無針烏賊血細胞吞噬百分比、吞噬指數(shù)及核質(zhì)比條斑星鰈的特定生長率及生態(tài)轉(zhuǎn)化效率魚類群落結(jié)構(gòu)多樣性分析海岸工程水動力學(xué)數(shù)學(xué)模型主要控制方程海洋生態(tài)系統(tǒng)中放射性核素在海水中的濃度場分布及放射性核素轉(zhuǎn)移的方程組碼元軟判決信息浮游生物數(shù)學(xué)形態(tài)特征及紋理特征遺傳相似性、遺傳距離及遺傳多樣性指數(shù)重金屬富集程度的單因子評價模式寬殼全海筍稚貝呼吸率、排泄率、存活率及氨氮對寬殼全海筍稚貝的半致死濃度及安全濃度大西洋浪蛤耗氧率及排氨率菲律賓蛤仔性腺發(fā)育生物學(xué)零度計算方法海底底質(zhì)聲學(xué)性質(zhì)原位測量技術(shù)原理Freundlich擬合方程電導(dǎo)率、氯度和密度的關(guān)系利用海洋進行廢物處理的可能性液體波動解析函數(shù)鹵水礦化度與比重之間的關(guān)系海面輻射的計算聚類分析的距離系數(shù)公式鐵錳結(jié)核時Eh和pH的平衡方程黑潮主軸上的溫度邊界條件方程臺風潮全流運動方程棕繩采苗器對貽貝幼蟲的影響通過測得的風速來計算海面的風應(yīng)力湍流挾卷速度與密度界面總體Richardson數(shù)之間的負冪次規(guī)律碘量法測定余氮濃度譜尺度參數(shù)無量綱風區(qū)和無量綱譜峰頻率，無量綱能量和無量綱譜峰頻率的關(guān)系式帶魚體質(zhì)量增長方程的一階、二階導(dǎo)數(shù)淡水枝角類的內(nèi)稟增長力淺海潮流的運動方程自生硫化鐵與現(xiàn)代海洋沉積速率藻類濃縮系數(shù)C.F.東海流場對沖淡水作用的定量表示帶魚耳石邊緣增長率（2）抗氧化性活性檢驗浮游動物的多樣性Margalef多樣性指數(shù)和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)顆粒物的再懸浮比率大黃魚岱衢洋和官井洋群體遺傳變異參數(shù)海浪破碎對上混合層影響的垂直維混合層模式元素富集因子（EF）法東海精致真刺水蚤優(yōu)勢度和種群聚集強度鋸緣青蟹攝食率的測定水體波譜數(shù)據(jù)處理和Gordon模型潛沉率中華絨螯蟹血細胞吞噬百分率和血清溶菌酶和超氧化物歧化酶活力的測定饑餓脅迫下麥瑞加拉鯪魚肌體的相對損失量和相對損失率黃海和東海水體各波段總吸收系數(shù)的反演模式孔隙介質(zhì)中的速度模型和彈性模量模型刺參在不同鹽度下的耗氧率和排氨率微藻生長率不同營養(yǎng)強化下黑斑口蝦蛄幼體成活率與變態(tài)率和脂肪含量的計算波浪在海堤上的爬坡高度沙坡遷移速度計算取水口泥沙平均回淤率碼頭擬建區(qū)海域泥沙回淤計算二維潮流的基本運動方程平面二維淺水潮流及溫度計算的基本方程公式軟土對樁的負摩阻力計算的兩種傳統(tǒng)方法污水中磷的交換平衡動力學(xué)計算模式普里茲灣及附近南印度洋海氣二氧化碳交換通量的估算九龍江口生物可利用磷人海通量的估算方法泉州灣海域海浪譜的擬合檢驗計算U等9種放射性核素譜法同時測定方法多普勒臺風外圍風場反演估算M和G沉積物對Pb的吸附等溫式（Langmuir型等溫線）用圓中數(shù)濾波器排除衛(wèi)星散射計風場反演系中的風場模糊的估算方法圓中數(shù)濾波器風向模糊排除算法Berkhofflz的波浪變形數(shù)值模型非線性系統(tǒng)分析臺風路徑動力學(xué)特性水動力輸運的數(shù)學(xué)模型廈門港潮流場和鹽度場的數(shù)值模型水位質(zhì)點拉格朗日運動的數(shù)值模擬廢氣影響的預(yù)測方法二氧化碳的海氣通量鎘釋放的定量描述泥沙表面及全面推移的臨界水深二維泥沙搬運矢量模型簡介（沉積物搬運路徑）沿岸輸沙近似計算海南三亞灣海水水質(zhì)評價計算水聲信道數(shù)學(xué)模型多波束測深系統(tǒng)最優(yōu)聲速公式模式由譜數(shù)據(jù)計算樣品中U活度的兩種方法人工海灘填沙量估算污水排放污染物濃度場計算營養(yǎng)狀態(tài)模糊數(shù)學(xué)綜合評價法油膜覆蓋下水體油含量的計算河流營養(yǎng)鹽人海通量的估算氣溶膠中元素的富集因子計算計算機繪制海水漂流線路的方法高風速下的海面阻力系數(shù)的推算飼料養(yǎng)殖效果的綜合生物學(xué)評定眼斑擬石首魚早期幼魚奇異值分解方法分析降水場相互關(guān)系模型景觀空間格局指標體系的建立

章節(jié)摘錄

　　劃分大黃魚亞種的75％法則　　1　背景　　為了探明我國近海大黃魚種群的變異情況并探討其種群劃分問題。從l958年秋季開始，田明誠等[1]即以近海各主要產(chǎn)卵場的大黃魚生殖群為基礎(chǔ)，著手研究其種群形態(tài)特征的變異規(guī)律，并以此作為劃分種群的指標之一。　　過去對中國東海和南海大黃魚的三個主要生殖魚群（浙江北部岱巨洋和福建北部官井洋兩個春季生殖魚群及廣東西部（石匈）洲島近海秋季生殖魚群）的研究認為岱巨洋與（石匈）洲島近海的兩個魚群應(yīng)屬于兩個不同的地理種群（地方族），前者稱為岱巨族，后者稱為（石匈）洲族；官井洋魚群則劃為岱巨族的一個生態(tài)學(xué)種群。僅以這三個主要生殖魚群的資料來研究大黃魚種群形態(tài)特征的地理變異規(guī)律及劃分地理種群是不夠全面的?！　√锩髡\等…又在1960年春季和秋季分別補充采集了黃海南部呂四洋產(chǎn)卵場、東海浙江中部貓頭洋產(chǎn)卵場、南海珠江口以東的南澳島近海和汕尾外海漁場等地的生殖魚群標本。分別按統(tǒng)一標準測定了7個魚群的分節(jié)和體型量度特征，用生物統(tǒng)計學(xué)方法處理所得數(shù)據(jù)，應(yīng)用Mayr等[2]提出的劃分亞種的75％法則對它們進行類群內(nèi)的劃分?！　?公式　　根據(jù)大黃魚形態(tài)特征差異顯著性測定的結(jié)果以及鰓耙數(shù)、鰾側(cè)枝數(shù)、眼徑、尾柄高和體高等幾個主要特征的分布規(guī)律來判斷，可以將所分析的7個大黃魚魚群至少分屬于3個類群，呂四洋、岱巨洋和貓頭洋魚群屬于第一類群；官井洋、南澳和汕尾三個魚群屬于第二類群；（石匈）洲魚群為第三個類群。而三個類群之間的差異，可根據(jù)Mayr等[2]提出的劃分亞種的75％法則計算。

編輯推薦

　　數(shù)學(xué)是結(jié)果量化的工具，數(shù)學(xué)是思維方法的應(yīng)用，數(shù)學(xué)是研究創(chuàng)新的鑰匙，數(shù)學(xué)是科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)?！　?shù)學(xué)模型研究可以分為兩大方面：定性和定量的，要定性地研究，提出的問題是：“發(fā)生了什么？或者發(fā)生了沒有？”，要定量地研究，提出的問題是“發(fā)生了多少？或者它如何發(fā)生的？”。前者是對問題的動態(tài)周期、特征和趨勢進行了定性的描述，而后者是對問題的機制、原理、起因進行了定量化的解釋。然而，生物學(xué)中有許多實驗問題與建立模型并不是直接有關(guān)的。于是，通過分析、比較、計算和應(yīng)用各種數(shù)學(xué)方法，建立反映實際的且具有意義的仿真模型?！　∩鷳B(tài)數(shù)學(xué)模型的特點為：（1）綜合考慮各種生態(tài)因子的影響。（2）定量化描述生態(tài)過程，闡明生態(tài)機制和規(guī)律。（3）能夠動態(tài)的模擬和預(yù)測自然發(fā)展狀況?！　∩鷳B(tài)數(shù)學(xué)模型的功能為：（1）建造模型的嘗試常有助于精確判定所缺乏的知識和數(shù)據(jù)，對于生物和環(huán)境有進一步定量了解。（2）模型的建立過程能產(chǎn)生新的想法和實驗方法，并縮減實驗的數(shù)量，對選擇假設(shè)有所取舍，完善實驗設(shè)計。（3）與傳統(tǒng)的方法相比，模型常能更好地使用越來越精確的數(shù)據(jù)，從生態(tài)的不同方面所取得材料集中在一起，得出統(tǒng)一的概念。

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