數(shù)學(xué)模型在生態(tài)學(xué)的應(yīng)用及研究（2

前言

　　數(shù)學(xué)模型研究可以分為兩大方面：定性和定量的，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(duì)問題的動(dòng)態(tài)周期、特征和趨勢(shì)進(jìn)行了定性的描述，而后者是對(duì)問題的機(jī)制、原理、起因進(jìn)行了定量化的解釋。然而，生物學(xué)中有許多實(shí)驗(yàn)問題與建立模型并不是直接有關(guān)的。于是，通過分析、比較、計(jì)算和應(yīng)用各種數(shù)學(xué)方法，建立反映實(shí)際的且具有意義的仿真模型?！　∩鷳B(tài)數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)是：（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(jī)制和規(guī)律。（3）能夠動(dòng)態(tài)的模擬和預(yù)測自然發(fā)展?fàn)顩r?！　∩鷳B(tài)數(shù)學(xué)模模型的功能是：（1）建造模型的嘗試常有助于精確判定所缺乏的知識(shí)和數(shù)據(jù)，對(duì)于生物和環(huán)境有進(jìn)一步定量了解。（2）模型的建立過程能產(chǎn)生新的想法和實(shí)驗(yàn)方法，并縮減實(shí)驗(yàn)的數(shù)量，對(duì)選擇假設(shè)有所取舍，完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。（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)，從生態(tài)的不同方面所取得材料集中在一起，得出統(tǒng)一的概念?！　∧Ｐ脱芯恳貏e注意：（1）模型的適用范圍：時(shí)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(gè)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)和本質(zhì)的規(guī)律，來解釋生態(tài)現(xiàn)象的機(jī)制和生態(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(shí)測數(shù)據(jù)得到的，它的可靠性非常重要，這是通過統(tǒng)計(jì)學(xué)來檢測。只有可靠性得到保證，才能用模型說明實(shí)際的生態(tài)問題；（4）解決生態(tài)問題時(shí)，所提出的觀點(diǎn)，不僅從數(shù)學(xué)模型支持這一觀點(diǎn)，還要從生態(tài)現(xiàn)象、生態(tài)環(huán)境等各方面的事實(shí)來支持這一觀點(diǎn)。

內(nèi)容概要

本書主要介紹了各種各樣的數(shù)學(xué)模型在地理、地貌、水文和水動(dòng)力以及環(huán)境變化、生物變化和生態(tài)變化等生態(tài)學(xué)不同領(lǐng)域的應(yīng)用。詳細(xì)闡述了數(shù)學(xué)模型建立的背景、數(shù)學(xué)模型的組成和結(jié)構(gòu)以及數(shù)學(xué)模型應(yīng)用的意義。    本書適合氣象學(xué)、地質(zhì)學(xué)、海洋學(xué)、環(huán)境學(xué)、生物學(xué)、生物地球化學(xué)、生態(tài)學(xué)、陸地生態(tài)學(xué)、海洋生態(tài)學(xué)和海灣生態(tài)學(xué)等有關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)工作者和相關(guān)學(xué)科的專家參閱，也適合高等院校師生作為教學(xué)和科研的參考。

書籍目錄

潮波基本方程的數(shù)值解潮混合勢(shì)能增長率與動(dòng)能消耗率比值沉降物中浮游植物的活體碳含量機(jī)械能守恒方程湖泊換水周期海上潮汐調(diào)和常數(shù)、潮能通量密度、近最大潮流流速的計(jì)算公式分級(jí)離子、配位子交換理論等溫式魚卵孵化率和仔魚成活率Fj-332低本底β測量儀的儀器效率孢粉絕對(duì)含量朝鮮海峽潮汐和潮流的數(shù)值計(jì)算鄱陽湖風(fēng)浪的相關(guān)公式渤海潮波運(yùn)動(dòng)的三維數(shù)值計(jì)算長波運(yùn)動(dòng)方程淤積量的計(jì)算方法碎波的相關(guān)公式冷性反氣旋的動(dòng)力分析中國對(duì)蝦中腸氨基酸濃度對(duì)吸收量的影響非線性風(fēng)暴潮平均流方程和黃河口附近臺(tái)風(fēng)暴潮的數(shù)值估算世代分析方法估算對(duì)蝦數(shù)量非線性水波的色散關(guān)系礦物紅外光譜定量分析的經(jīng)典理論遙測浮標(biāo)犧牲陽極保護(hù)均質(zhì)海洋中的近似線性動(dòng)力學(xué)方程組褐藻酸及結(jié)合金屬元素的定量污染物的轉(zhuǎn)移及界面交換視網(wǎng)膜指數(shù)錦州灣潮周期M（AS）的擴(kuò)散遷移渤海、黃海和東海同化TOPEX/POSEIDON高度資料及模式驗(yàn)證波浪上方風(fēng)速隨高度變化的對(duì)數(shù)分布和粗糙度隨波陡和譜寬度變化的關(guān)系中華鱉幼鱉生長和能量收支公式微衛(wèi)星位點(diǎn)和群體遺傳變異的度量參數(shù)及其計(jì)算公式魚組織內(nèi)銅離子濃度翹嘴鮐生長參數(shù)公式點(diǎn)帶石斑魚生長的相關(guān)參數(shù)單點(diǎn)系泊網(wǎng)衣構(gòu)件的力學(xué)模型及分析潮汐汊道模型、汊道口門及口門斷面輸沙率的相關(guān)計(jì)算待識(shí)光譜與參考光譜的廣義余弦夾角和匹配位置上的相互關(guān)系數(shù)游離蝦青素含量和特定生長率波生橫向徹體切應(yīng)力分析和深水徹體切應(yīng)力與定常Ekman漂流的湍黏性力的直接鏡檢法測海洋微生物數(shù)量海洋古地磁實(shí)驗(yàn)室中退磁室的磁場計(jì)算沿岸輸沙率的計(jì)算海區(qū)風(fēng)壓海區(qū)風(fēng)速的長期分布大連灣海域環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模式海洋動(dòng)能UNESCO高壓海水狀態(tài)方程實(shí)驗(yàn)室測定浮游藻類光譜反射率兄。利用同位素Pb210測定海水年代及其沉積物沉積速率大尺度沉墊波力計(jì)算的一般表達(dá)式海產(chǎn)食品中65zn含量的測定GDW-1型光電微粒分析儀測定沉積物中小于0.063毫米顆粒粒徑分布的原理環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型波浪傳質(zhì)速度的Longuet—Higgins的黏性解答式海上臺(tái)風(fēng)風(fēng)場分布式平均海面的兩種計(jì)算方法海水鹽度計(jì)算的簡易公式應(yīng)用x射線熒光能譜測定海洋沉積物石油在海洋中擴(kuò)散半徑及油膜厚度的計(jì)算溶氧儀的鹽效應(yīng)補(bǔ)償校正海洋鋒與漁業(yè)的關(guān)系水系的分析方法新建石臼港海區(qū)物理凈化能力污染物途徑河口的入海通量理論計(jì)算模式紅外窗輻射測量海面溫度反演的基本原理及大氣校正海岸地區(qū)海水人侵鹽分的預(yù)告電廠溫排水中余氯濃度分布模擬海底邊界層流速對(duì)數(shù)分布剖面公式條紋鋸鰭能量收支的計(jì)算公式……

章節(jié)摘錄

　　沉降物中浮游植物的活體碳含量　　1 背景　　湖水懸浮物中生物遺骸和一些無機(jī)顆粒，經(jīng)過一段時(shí)間的懸浮之后，有大部分連同一些活有機(jī)體共同沉降到湖底。這對(duì)天然水體的物質(zhì)循環(huán)以及能量流動(dòng)，起著一定的調(diào)節(jié)作用。沉降物中有機(jī)碎屑沉降量的多寡，決定該水體的物質(zhì)循環(huán)的部分特性，同時(shí)也影響該水體底棲生物的豐度。底棲生物又與底層魚類的生長密切相關(guān)。因此，對(duì)沉降有機(jī)碎屑的研究，在生產(chǎn)應(yīng)用上也有一定的意義。　　國際上對(duì)湖泊沉降物的研究，多以其顆粒有機(jī)物的總沉降量即有機(jī)碳量表示。國外學(xué)者十分注意湖泊中CaCO3，的存在問題。除因CaCO3，是硬水湖泊中的主要無機(jī)鹽之外，還因其能沉積于有機(jī)碎屑及一些重要的營養(yǎng)鹽類上面隨之沉降到湖底。遇熱放出C02，會(huì)干擾顆粒有機(jī)碎屑碳的定量測定?！　∥錆h東湖是個(gè)淺水湖泊，浮游動(dòng)物和植物都容易下降到湖底，同時(shí)也容易重新懸浮。沉降物中所含的有機(jī)碳，不能算在顆粒有機(jī)碎屑碳內(nèi)。研究的目的即如何定量測出武漢東湖沉降物中的顆粒有機(jī)碎屑碳。　　2　公式　　采用懸浮式沉淀采樣器采集水中沉降物。取兩個(gè)沉淀瓶所采集到的沉降物作平行樣以分析碳，瓶內(nèi)物分別加入濃鹽酸，充分?jǐn)嚢?，使沉降水樣pH=1.2，碳酸鹽和重碳酸鹽充分分解釋放CO2，然后用預(yù)先煅燒過的玻璃纖維濾膜抽濾。把所得沉降物連同濾膜放入烘箱內(nèi)24h，稱其恒重。用魯哥氏液固定另一瓶沉降物，以供浮游生物的計(jì)數(shù)?！　∮贸Ｒ?guī)法計(jì)量浮游植物活體體積和計(jì)數(shù)浮游動(dòng)物的個(gè)體數(shù)，然后根據(jù)浮游植物體積與細(xì)胞碳的關(guān)系式，估算出沉降物中浮游植物的活體碳。　　C=-0.422+0.758（lgV）用于硅藻　　C=-0.460+0.866（lgV）用于其他藻　　式中，C為活體碳；V為活體體積。　　對(duì)浮游動(dòng)物則分別數(shù)出橈足類的無節(jié)幼體、幼體、成體和枝角類的幼體、成體以及輪蟲和原生動(dòng)物。其中，輪蟲和原生動(dòng)物則按其個(gè)體大小折算成橈足類的無節(jié)幼體的數(shù)量。

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