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道路干扰下的生态系统空间特性研究

作　者: 高雪娇
导　师: 四兵锋；高亮
学　校: 北京交通大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 道路交通生态系统动力系统空间特性
分类号: X171.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 48次
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内容摘要

我国公路建设及公路交通的迅速发展,为人类社会的发展提供了巨大的推动力,同时,也给生态环境带来了许多问题。例如,环境污染、生物数量的减少等。因此,正确理解和全面分析道路对生态环境的影响,尤其是对生态系统的影响,从而最大限度地减少其对生态所产生的负面作用,对于保护生物多样性、维护生态系统的稳定具有重要的理论意义。本文将生态系统抽象为具有空间扩散性质的动力系统,从全局出发,运用系统动力学方法,从理论上研究了道路干扰下的生态系统的空间特性。本文的主要工作如下：1.本文建立了二物种(predator-prey)空间动力系统,并对道路干扰下的二物种生态系统空间特性进行了稳定性分析和数值模拟。模拟结果表明：在相同的道路密度情况下,车流量越大,系统达到稳态的时间越长；在道路上车流量相同的情况下,道路密度越大,系统达到稳态的时间越长。2.在考虑距离与车流量影响的情况下,改进原有模型,并从两方面对其进行了数值模拟分析,分别是：(1)分析了距离与车流量对二物种生态系统种群分布的影响；(2)在生态系统遭到破坏后(比如发生火灾),比较了有道路和无道路情况下生态系统的恢复能力。模拟结果显示：生态系统达到稳态时,距离道路越近,对种群分布的影响越大；道路上车流量的增加会扩大道路系统对生态系统影响的范围；道路系统的存在使得生态系统的鲁棒性下降,即生态系统的自我恢复能力下降。3.在三物种动力系统中,引入石头—剪子—布(Rock-Paper-Scissors)博弈理论,通过石头—剪子—布(Rock-Paper-Scissors)模型的动力学演化机制来模拟道路干扰下的生态系统空间特性。通过模拟和统计发现：道路的干扰使生态系统中最大连通群落的数量减少；随着道路数量的增加,最大连通群落的数量逐渐减少。因此,道路系统的存在影响了生态系统的种群分布,使生态系统中动物的群居能力下降,甚至导致种群灭绝。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 概述  11-18
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-15
    1.2.1 道路生态系统的影响  12-13
    1.2.2 系统动力学研究  13-14
    1.2.3 空间特性研究  14-15
  1.3 主要研究内容及论文框架  15-18
    1.3.1 主要内容  15-16
    1.3.2 论文框架  16-18
2 基础理论  18-30
  2.1 非线性生态模型  18-22
    2.1.1 模型的基本内容  18-19
    2.1.2 模型的分类  19-22
  2.2 非线性生态模型稳定性分析  22-30
    2.2.1 李雅普诺夫第一法  24-25
    2.2.2 李雅普诺夫第二法  25-26
    2.2.3 李雅普诺夫方法的应用  26-30
3 道路干扰下的二物种生态系统空间特性研究  30-45
  3.1 考虑道路扩散项的二物种生态模型  30-32
  3.2 稳定性分析  32-34
  3.3 数值模拟及分析  34-39
    3.3.1 道路密度与车流量对生态系统的影响  34-37
    3.3.2 道路对二物种生态系统空间特性影响的模拟及分析  37-39
  3.4 考虑距离和车流量的二物种生态模型及其数值模拟分析  39-43
    3.4.1 考虑距离和车流量的二物种生态模型  39-40
    3.4.2 数值模拟及分析  40-43
  3.5 本章小结  43-45
4 道路干扰下的三物种生态系统空间特性研究  45-53
  4.1 考虑道路干扰的的三物种生态模型  45-46
  4.2 考虑道路干扰的三物种生态模型演化规则  46-47
  4.3 模拟结果及分析  47-52
  4.4 本章小结  52-53
5 结论与展望  53-56
  5.1 主要研究结果和主要创新点  53-54
    5.1.1 主要研究结果  53-54
    5.1.2 主要创新点  54
  5.2 未来的工作  54-56
6 参考文献  56-60
作者简历  60-62
学位论文数据集  62

道路干扰下的生态系统空间特性研究

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