生物所生存的環(huán)境無時不刻不處于變化之中,而這種變化常常帶有一定的周期性,像晝夜交替、季節(jié)變化或是氣候改變等等,這些轉(zhuǎn)變都深刻地影響著生存在其中的生物種群。另一方面種群的擴(kuò)張、演化等過程又與其所生存的環(huán)境的空間結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。為探究以上兩種因素對生物種群擴(kuò)張的影響,本論文在外界環(huán)境變化以及復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)條件下對生物種群的擴(kuò)張動力學(xué)問題進(jìn)行了相關(guān)研究。自然界中往往存在著許多類似于群島環(huán)境一樣的生態(tài)結(jié)構(gòu),這樣的生態(tài)結(jié)構(gòu)從微觀上看,各個局部結(jié)構(gòu)保持著一定的獨立性。從宏觀上看,各個局部環(huán)境又與其周圍鄰居有著一定的聯(lián)系。根據(jù)這種整體與局部的關(guān)系,我們在復(fù)合異質(zhì)種群(Metapopulation)模型上,引入局部環(huán)境獨立變化的假設(shè)。之后將此模型放到帶有空間結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行種群動力學(xué)模擬研究。在模擬過程中我們發(fā)現(xiàn)種群在二維晶格網(wǎng)絡(luò)上的擴(kuò)張出現(xiàn)了靶波以及斑圖態(tài)的現(xiàn)象。我們解析地給出了系統(tǒng)在穩(wěn)定斑圖態(tài)形成的區(qū)間里,節(jié)點內(nèi)部物種的個體數(shù)密度與物種遷移特征值μ的關(guān)系。為了更加真實而全面地表征現(xiàn)實自然界中各種空間結(jié)構(gòu)對種群擴(kuò)張的影響,我們針對二維晶格網(wǎng)絡(luò)上的模擬結(jié)果歸納出了一個描述系統(tǒng)狀態(tài)的量——系統(tǒng)混亂度,并將此量推廣到其他更為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)上,我們發(fā)現(xiàn)在度分布均勻的網(wǎng)絡(luò)上容易出現(xiàn)穩(wěn)定的斑圖結(jié)構(gòu),而在度分布不均勻的網(wǎng)絡(luò)上則不會出現(xiàn)類似的斑圖結(jié)構(gòu)。這種斑圖結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)代表著系統(tǒng)處于一個動態(tài)平衡的狀態(tài),認(rèn)識并理解此系統(tǒng)狀態(tài)對實際的變化環(huán)境下的生態(tài)系統(tǒng)控制有著積極的參考意義。最后我們還考慮了系統(tǒng)在全局環(huán)境改變的條件下的種群擴(kuò)張問題。在復(fù)合異質(zhì)種群模型的基礎(chǔ)上改變物種的適應(yīng)度,使其成為一個隨時間變化的量,以此來反映環(huán)境的變化。在對該模型下的種群擴(kuò)張動力學(xué)進(jìn)行分析后,發(fā)現(xiàn)在物種種群遷移特征值μ遠(yuǎn)大于1,及遠(yuǎn)小于1的兩種情況下,環(huán)境轉(zhuǎn)變速率的增加都有利于種群的擴(kuò)張。由于我們將空間結(jié)構(gòu)的概念引入到了變化環(huán)境下的種群動力學(xué)模型中,意味著本工作將前人在此問題上的研究拓展到了更加真實復(fù)雜的環(huán)境,這也使得研究成果的適用性更加廣泛。
【學(xué)位單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O175;O157.5
【部分圖文】：

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本文編號：2825093