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。另一方面種群的擴張、演化等過程又與其所生存的環(huán)境的空間結構息息相關。為探究以上兩種因素對生物種群擴張的影響,本論文在外界環(huán)境變化以及復雜空間結構條件下對生物種群的擴張動力學問題進行了相關研究。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)結構,這樣的生態(tài)結構從微觀上看,各個局部結構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系,我們在復合異質種群(Metapopulation)模型上,引入局部環(huán)境獨立變化的假設。之后將此模型放到帶有空間結構的網絡上進行種群動力學模擬研究。在模擬過程中我們發(fā)現(xiàn)種群在二維晶格網絡上的擴張出現(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)點內部物種的個體數(shù)密度與物種遷移特征值μ的關系。為了更加真實而全面地表征現(xiàn)實自然界中各種空間結構對種群擴張的影響,我們針對二維晶格網絡上的模擬結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雜的網絡結構系統(tǒng)上,我們發(fā)現(xiàn)在度分布均勻的網絡上容易出現(xiàn)穩(wěn)定的斑圖結構,而在度分布不均勻的網絡上則不會出現(xiàn)類似的斑圖結構。這種斑圖結構的出現(xiàn)代表著系統(tǒng)處于一個動態(tài)平衡的狀態(tài),認識并理解此系統(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張問題。在復合異質種群模型的基礎上改變物種的適應度,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張動力學進行分析后,發(fā)現(xiàn)在物種種群遷移特征值μ遠大于1,及遠小于1的兩種情況下,環(huán)境轉變速率的增加都有利于種群的擴張。由于我們將空間結構的概念引入到了變化環(huán)境下的種群動力學模型中,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雜的環(huán)境,這也使得研究成果的適用性更加廣泛。
【學位單位】：蘭州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：O175;O157.5
【部分圖文】：

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本文編號：2825093