通過闡述數(shù)學模型在生態(tài)學的應用和研究,定量化地展示生態(tài)系統(tǒng)中環(huán)境因子和生物因子的變化過程,揭示生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律和機制以及其穩(wěn)定性、連續(xù)性的變化,使生態(tài)數(shù)學模型在生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮巨大作用。在科學技術迅猛發(fā)展的今天,通過《數(shù)學模型在生態(tài)學的應用及研究(36)》的學習,可以幫助讀者了解生態(tài)數(shù)學模型的應用、發(fā)展和研究的過程;分析不同領域、不同學科的各種各樣生態(tài)數(shù)學模型;探索采取何種數(shù)學模型應用于何種生態(tài)領域的研究;掌握建立數(shù)學模型的方法和技巧。此外,該書還有助于加深對生態(tài)系統(tǒng)的量化理解,培養(yǎng)定量化研究生態(tài)系統(tǒng)的思維。
《數(shù)學模型在生態(tài)學的應用及研究(36)》主要內(nèi)容為:介紹各種各樣的數(shù)學模型在生態(tài)學不同領域的應用,如在地理、地貌、水文和水動力以及環(huán)境變化、生物變化和生態(tài)變化等領域的應用。詳細闡述了數(shù)學模型建立的背景、數(shù)學模型的組成和結(jié)構(gòu)以及其數(shù)學模型應用的意義。
《數(shù)學模型在生態(tài)學的應用及研究(36)》適合氣象學、地質(zhì)學、海洋學、環(huán)境學、生物學、生物地球化學、生態(tài)學、陸地生態(tài)學、海洋生態(tài)學和海灣生態(tài)學等有關領域的科學工作者和相關學科的專家參閱,也適合高等院校師生作為教學和科研的參考。
數(shù)學模型研究可以分為兩大方面:定性和定量。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,生物學中有許多實驗問題與建立模型并不是直接有關的。于是,通過分析、比較、計算和應用各種數(shù)學方法,建立反映實際的且具有意義的仿真模型。
生態(tài)數(shù)學模型的特點為:(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)地模擬和預測自然發(fā)展狀況。
生態(tài)數(shù)學模型的功能為:(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,對選擇假設有所取舍,完善實驗設計。(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),將從生態(tài)不同方面所取得的材料集中在一起,得出統(tǒng)一的概念。
模型研究要特別注意:(1)模型的適用范圍:時間尺度、空間距離、海域大小、參數(shù)范圍。例如,不能用每月的個別發(fā)生的生態(tài)現(xiàn)象來檢測1年跨度的調(diào)查數(shù)據(jù)所做的模型。又如用不常發(fā)生的赤潮模型來解釋經(jīng)常發(fā)生的一般生態(tài)現(xiàn)象。因此,模型的適用范圍一定要清楚。(2)模型的形式是非常重要的,它揭示內(nèi)在的性質(zhì)、本質(zhì)的規(guī)律,來解釋生態(tài)現(xiàn)象的機制、生態(tài)環(huán)境的內(nèi)在聯(lián)系。因此,重要的是要研究模型的形式,而不是參數(shù),參數(shù)是說明尺度、大小、范圍而已。(3)模型的可靠性,由于模型的參數(shù)一般是從實測數(shù)據(jù)得到的,它的可靠性非常重要,這是通過統(tǒng)計學來檢測。只有可靠性得到保證,才能用模型說明實際的生態(tài)問題。(4)解決生態(tài)問題時,所提出的觀點,不僅從數(shù)學模型支持這一觀點,還要從生態(tài)現(xiàn)象、生態(tài)環(huán)境等各方面的事實來支持這一觀點。
本書以生態(tài)數(shù)學模型的應用和發(fā)展為研究主題,介紹數(shù)學模型在生態(tài)學不同領域的應用,如在地理、地貌、氣象、水文和水動力,以及環(huán)境變化、生物變化和生態(tài)變化等領域的應用。詳細闡述了數(shù)學模型建立的背景、數(shù)學模型的組成和結(jié)構(gòu)以及其數(shù)學模型應用的意義。認真掌握生態(tài)數(shù)學模型的特點和功能以及注意事項。生態(tài)數(shù)學模型展示了生態(tài)系統(tǒng)的演化過程,預測了自然資源可持續(xù)利用。通過本書的學習和研究,促進自然資源、環(huán)境的開發(fā)與保護,推進生態(tài)經(jīng)濟的健康發(fā)展,加強生態(tài)保護和環(huán)境恢復。
本書獲得西京學院的出版基金、貴州民族大學博點建設文庫、“貴州喀斯特濕地資源及特征研究”(TZJF-2011年-44號)項目、“喀斯特濕地生態(tài)監(jiān)測研究重點實驗室”(黔教合KY字[2012]003號)項目、教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃項目(NCET-12-0659)項目、“西南喀斯特地區(qū)人工濕地植物形態(tài)與生理的響應機制研究”(黔省專合字[2012]71號)項目、“復合垂直流人工濕地處理醫(yī)藥工業(yè)廢水的關鍵技術研究”(筑科合同[2012205]號)項目、貴州民族大學引進人才科研項目([2014]02)、土地利用和氣候變化對烏江徑流的影響研究(黔教合KY字[2014]266號)、威寧草海浮游植物功能群與環(huán)境因子關系(黔科合LH字[2014]7376號)、“鉻脅迫下人工濕地植物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)功能的影響機制研究”(國家自然科學基金項目31560107)以及國家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測中心主任科研基金一長江口、膠州灣、浮山灣及其附近海域的生態(tài)變化過程(05EMC16)的共同資助下完成。
此書得以完成應該感謝北海環(huán)境監(jiān)測中心主任姜錫仁研究員、上海海洋大學的院長李家樂教授、貴州民族大學校長張學立教授和西京學院校長任芳教授;還要感謝劉瑞玉院士、馮士筰院士、胡敦欣院士、唐啟升院士、汪品先院士、丁德文院士和張經(jīng)院士。諸位專家和領導給予的大力支持,提供的良好的研究環(huán)境,成為我們科研事業(yè)發(fā)展的動力引擎。在此書付梓之際,我們誠摯感謝給予許多熱心指點和有益?zhèn)魇诘钠渌蠋熀屯省?
本書內(nèi)容新穎豐富,層次分明,由淺入深,結(jié)構(gòu)清晰,布局合理,語言簡練,實用性和指導性強。由于作者水平有限,書中難免有疏漏之處,望廣大讀者批評指正。
滄海桑田,日月穿梭。抬眼望,千里盡收,祖國在心間。
噴灌作物的冠層凈截留損失公式
土壤高速切削的仿真系統(tǒng)模型
坡度滴灌流量的偏差率公式
滴灌系統(tǒng)的滴頭抗堵塞公式
單螺桿自熱膨化機的功熱方程
拖拉機需求的特征及預測公式
地膜覆蓋的增溫增產(chǎn)公式
水資源的評價標準模型
精確農(nóng)作管理的分區(qū)劃分模型
收膜整地作業(yè)機的設計公式
水稻谷粒的脫粒模型
土壤墑情的預測模型
馬鈴薯的水分利用公式
農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的氮素平衡模型
土壤顆粒的接觸模型
多目標農(nóng)作物的種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型
土壤表觀電導率的變異強度公式
土壤氮素的累積估測公式
清洗蔬菜的水射流模型
土壤的吸滲率公式
黃土泥流的流量公式
泥石流的洪峰流量公式
樹種的多樣性計算
滑坡位移的預報模型
滑坡穩(wěn)定性的評價公式
景觀斑塊的特征模型
泥石流的風險度模型
泥石流的嚴重程度公式
喬木的斜向支撐模型
山區(qū)縣域的生態(tài)評價模型
植被的凈第一性生產(chǎn)力模型
生產(chǎn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制函數(shù)
植物區(qū)系的綜合系數(shù)計算
坡體的崩崗模型
黏性泥石流的阻力公式
土壤的流失方程
鳥類的多樣性公式
福建山地的紅壤磷吸附方程
黃土土壤的侵蝕模型
景觀生態(tài)的破壞評價模型
冬小麥條銹病的葉片診斷模型
溫室氣動天窗的仿真模型
香菇冷凍干燥的工藝模型
水塔樹狀管網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化模型
肥料的養(yǎng)分釋放模型
氣力拋秧的氣流場方程
軸流泵的表面粗糙度模型
城鄉(xiāng)結(jié)合部的耕地變化模型
含油菜籽的蛋白酶水解方程
細溝的剝蝕率模型
溫室內(nèi)的溫濕度預測模型
作物蒸散量的變化特征模型
渠道縱橫斷面的設計模型
家畜糞便肥料的成分含量模型
地埋式噴頭組合的噴灑模型
耕地的地力評價模型
土壤顆粒的空間變異性模型
耕地整理的潛力公式
雙向犁的換向機構(gòu)運動模型
旋流泵的流動模型
防波堤的波浪力公式
航道產(chǎn)生的異常波方程
有限水深的風浪頻譜方程
水下岸坡變形的預報方程
納潮量的變化公式
污水排海的質(zhì)點運動軌跡模型
表層水溫的分類模型
砂中134Cs的濃度公式
油濃度的水中熒光公式
防波堤的沖刷模型
海洋流場的數(shù)值計算
水下控制的爆破公式
淺水波的要素計算
近岸波浪流的運動方程
貯油沉箱的溫度場公式
海底的沖刷模型
海灣的潮流輸沙公式
碼頭海域的環(huán)境評價公式
近岸的輸沙模型
生態(tài)環(huán)境的脆弱性模型
火災中樹種含碳的釋放模型
稻縱卷葉螟遷入期的預報模型
林冠的降雨截留量模型
植被覆蓋的氣候模型
沼澤濕地的蒸散發(fā)模型
景觀類型的服務價值模型
生態(tài)系統(tǒng)的服務價值模型
東北地區(qū)的凍結(jié)數(shù)模型
甜椒葉片的生長公式
草地植物群落的生長模型