【摘要】：隨著經(jīng)濟、貿(mào)易、旅游業(yè)的迅速全球化及邊境管制的減少,生物入侵正迅速成為世界最受關(guān)注的生態(tài)問題之一。生物入侵不僅嚴重影響生物多樣性,改變了生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),而且給社會經(jīng)濟和人類健康造成巨大的危害。從20世紀開始,外來種的入侵日益公認為全球最重要的環(huán)境問題之一。本論文選題于入侵生物學領(lǐng)域的研究焦點：生物入侵機制的研究。入侵機制的研究為有效管理和控制外來種入侵提供了新穎的理論依據(jù),并為全球范圍內(nèi)生物入侵對生態(tài)環(huán)境和社會發(fā)展的危害做出預測和控制。論文首先對生物入侵的概念、理論發(fā)展及國內(nèi)研究進展做了基本的概括,并介紹了生物入侵的模型和論文后繼研究目標、流程等；其次,研究不同顏色的環(huán)境噪聲對捕食一食餌系統(tǒng)在均質(zhì)生境中入侵的時空格局的影響,并對捕食—食餌種群可能入侵的模式的進行詳細分類。再次,基于病毒入侵的生態(tài)流行流行病模型研究了不同種群上的Allee效應(yīng)對流行病入侵機制的影響；最后,建立多種群的概率轉(zhuǎn)化入侵模型,考慮入侵種采取不同入侵策略對成功入侵的影響,并試圖從生物入侵的角度揭示共位捕食在自然界的普遍存在性。本論文主要采用兩種研究手法：一是建立反應(yīng)—擴散型的入侵系統(tǒng),利用相平面分析和有限元方法對系統(tǒng)進行數(shù)學模擬的研究。這種方法可得出系統(tǒng)數(shù)值解；一是基于元胞自動機構(gòu)建生物入侵系統(tǒng),同時吸收了物種的生活史特征和隨機性。通過大量的數(shù)值模擬研究,本文主要得出以下新結(jié)論：(1)噪聲強度比較弱時,色彩對食餌入侵模式?jīng)]有較大的影響,但是捕食者的入侵模式卻受到了色彩的影響；(2)當噪聲強度很小時,捕食種群呈現(xiàn)出地理式入侵,但是種群卻不能在區(qū)域上長期續(xù)存；(3)隨著噪聲強度的加劇,受到紅噪聲干擾的捕食種群將通過斑塊入侵的形式擴散；(4)當反應(yīng)擴散型的捕食系統(tǒng)受到白噪聲干擾時,在非擴散系統(tǒng)中滅絕的捕食者只能局部入侵,但種群不能地理式擴散；(5)當不同種群受到Allee效應(yīng)影響時,隨其強度的增加流行病可入侵的參數(shù)區(qū)域大小變化相反；(6)食餌種群受Allee效應(yīng)影響時,隨著Allee效應(yīng)強度的增加,系統(tǒng)從穩(wěn)定狀態(tài)變?yōu)闃O限環(huán),最終成為混沌狀態(tài);捕食種群受Allee效應(yīng)影響時,系統(tǒng)動態(tài)將從極限環(huán)變?yōu)榉�(wěn)定點；(7)食餌種群受到高強度Allee效應(yīng)的影響,其空間表現(xiàn)為所有物種災(zāi)難性的全局滅絕；(8)捕食種群受到Allee效應(yīng)影響時,隨著其強度的增加,空間物種逐漸達到穩(wěn)定狀態(tài)。(9)在反應(yīng)—擴散型生態(tài)流行病系統(tǒng)中,流行病通過兩種空間模式入侵,即空間行波和空間環(huán)波。一旦流行病入侵成功,入侵速度的增高可以使入侵模式從空間行波變?yōu)榭臻g環(huán)波；(10)外來種入侵采用共位捕食策略入侵時成功的概率大于采用競爭和簡單食物鏈方式；(11)在共位捕食關(guān)系下,外來種可成功入侵的參數(shù)區(qū)域較其他兩種廣泛；(12)從生物入侵的角度證明了共位捕食或雜食在自然界是普遍存在的。
【圖文】：

圖1.1有些入浸種的新棲啟、地是人范圍分散的，這是人類不斷擴散和耕作下的結(jié)果。例如，禁個19世紀到20世紀初灌木馬纓丹被跨洋過海帶到許多業(yè)熱帶和熱帶地區(qū)并在那里廣泛繁殖。圖中年份代表引入不同區(qū)域的時問。Fig.1.1Someixlvadex·5havewidelyseParatednewranges，theProduetsofrePeatedhumandisPersalandeultivation.ForexamPle，，theshrubL‘z，zranaeaznaz視wasearriedtransoeeanieallythroughoutthe1gthandearly20theenturytomanysubtroPiealandtroPiealloealeswhereithasProliferated.YearsrefertodatesofintroduetioninwidelyseParatedIocales(Cronk&Fuller1995).還和土著種之間存在著相互抑制作用，這種作用在動物與植物中都存在，有時候甚至是一導致成功入侵的重要因素。callaway&Asehehoug(2000)最近研究發(fā)現(xiàn)，北美入侵性雜草cent。。reodlffusa在原產(chǎn)地亞歐大陸時，其根系對磷的吸收受到當?shù)刂参锏囊种�。然而，當Cd枷sa被引進北美后，其根系的分泌物卻抑制新棲息地的類似植物，排擠了許多土著種。不同的外來種之間也有類似的相互作用。早期的研究就發(fā)現(xiàn)兩種歐洲麥莖蜂(c印huspygmaeus與Ctabidus)入侵北美后，在兩者共存時，前者的卵孵化早于后者，幼蟲會殺死后者未孵化的卵，于是先來的入侵種cIabidu;逐步被后來的CPygmaeus取代(Elton

圖12生物入侵模式的分類Fig.1.2Classificationofinvasionregi一nes.明了互利共生與競爭模式在捕食的影響下斑塊入侵是普遍存在的，沒有強Allee效應(yīng)的作用下也會出現(xiàn)。而且還發(fā)現(xiàn)，一個片狀傳播空間方向上具有顯著不同的速度。物入侵的危害和現(xiàn)階段管理對策來種的引入和入侵對各大洲(除南極洲外)上的生物多樣性、、資源可利用性、人類健康和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展造成了嚴重nton2005;Lomdale1999)，己經(jīng)成為環(huán)境科學和生態(tài)學研究的外來種入侵被認為是僅次于生境玻壞的第二個導致生物多樣性因(YateSetal.2004)。生物入侵越來越多的引起政界、科學的關(guān)注，甚至被認為是21世紀一個最棘手的環(huán)境問題之一(王
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：X171

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本文編號：2653774