數學模型在生態(tài)學的應用及研究（2

前言

　　數學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、計算和應用各種數學方法，建立反映實際的且具有意義的仿真模型。　　生態(tài)數學模型的特點是：（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)機制和規(guī)律。（3）能夠動態(tài)的模擬和預測自然發(fā)展狀況。　　生態(tài)數學模模型的功能是：（1）建造模型的嘗試常有助于精確判定所缺乏的知識和數據，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生新的想法和實驗方法，并縮減實驗的數量，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據，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：時間尺度、空間距離、海域大小、參數范圍。例如，不能用每月的個別發(fā)生的生態(tài)現象來檢測1年跨度的調查數據所做的模型。又如用不常發(fā)生的赤潮的赤潮模型來解釋經常發(fā)生的一般生態(tài)現象。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，它揭示內在的性質和本質的規(guī)律，來解釋生態(tài)現象的機制和生態(tài)環(huán)境的內在聯系。因此，重要的是要研究模型的形式，而不是參數，參數是說明尺度、大小、范圍而已；（3）模型的可靠性，由于模型的參數一般是從實測數據得到的，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，不僅從數學模型支持這一觀點，還要從生態(tài)現象、生態(tài)環(huán)境等各方面的事實來支持這一觀點。

內容概要

本書主要介紹了各種各樣的數學模型在地理、地貌、水文和水動力以及環(huán)境變化、生物變化和生態(tài)變化等生態(tài)學不同領域的應用。詳細闡述了數學模型建立的背景、數學模型的組成和結構以及數學模型應用的意義。    本書適合氣象學、地質學、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。

書籍目錄

潮波基本方程的數值解潮混合勢能增長率與動能消耗率比值沉降物中浮游植物的活體碳含量機械能守恒方程湖泊換水周期海上潮汐調和常數、潮能通量密度、近最大潮流流速的計算公式分級離子、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含量朝鮮海峽潮汐和潮流的數值計算鄱陽湖風浪的相關公式渤海潮波運動的三維數值計算長波運動方程淤積量的計算方法碎波的相關公式冷性反氣旋的動力分析中國對蝦中腸氨基酸濃度對吸收量的影響非線性風暴潮平均流方程和黃河口附近臺風暴潮的數值估算世代分析方法估算對蝦數量非線性水波的色散關系礦物紅外光譜定量分析的經典理論遙測浮標犧牲陽極保護均質海洋中的近似線性動力學方程組褐藻酸及結合金屬元素的定量污染物的轉移及界面交換視網膜指數錦州灣潮周期M（AS）的擴散遷移渤海、黃海和東海同化TOPEX/POSEIDON高度資料及模式驗證波浪上方風速隨高度變化的對數分布和粗糙度隨波陡和譜寬度變化的關系中華鱉幼鱉生長和能量收支公式微衛(wèi)星位點和群體遺傳變異的度量參數及其計算公式魚組織內銅離子濃度翹嘴鮐生長參數公式點帶石斑魚生長的相關參數單點系泊網衣構件的力學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計算待識光譜與參考光譜的廣義余弦夾角和匹配位置上的相互關系數游離蝦青素含量和特定生長率波生橫向徹體切應力分析和深水徹體切應力與定常Ekman漂流的湍黏性力的直接鏡檢法測海洋微生物數量海洋古地磁實驗室中退磁室的磁場計算沿岸輸沙率的計算海區(qū)風壓海區(qū)風速的長期分布大連灣海域環(huán)境質量評價的數學模式海洋動能UNESCO高壓海水狀態(tài)方程實驗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算的一般表達式海產食品中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)境質量評價的數學模型波浪傳質速度的Longuet—Higgins的黏性解答式海上臺風風場分布式平均海面的兩種計算方法海水鹽度計算的簡易公式應用x射線熒光能譜測定海洋沉積物石油在海洋中擴散半徑及油膜厚度的計算溶氧儀的鹽效應補償校正海洋鋒與漁業(yè)的關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)海水人侵鹽分的預告電廠溫排水中余氯濃度分布模擬海底邊界層流速對數分布剖面公式條紋鋸鰭能量收支的計算公式……

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顆粒，經過一段時間的懸浮之后，有大部分連同一些活有機體共同沉降到湖底。這對天然水體的物質循環(huán)以及能量流動，起著一定的調節(jié)作用。沉降物中有機碎屑沉降量的多寡，決定該水體的物質循環(huán)的部分特性，同時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。因此，對沉降有機碎屑的研究，在生產應用上也有一定的意義。　　國際上對湖泊沉降物的研究，多以其顆粒有機物的總沉降量即有機碳量表示。國外學者十分注意湖泊中CaCO3，的存在問題。除因CaCO3，是硬水湖泊中的主要無機鹽之外，還因其能沉積于有機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，會干擾顆粒有機碎屑碳的定量測定。　　武漢東湖是個淺水湖泊，浮游動物和植物都容易下降到湖底，同時也容易重新懸浮。沉降物中所含的有機碳，不能算在顆粒有機碎屑碳內。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碎屑碳?！　?　公式　　采用懸浮式沉淀采樣器采集水中沉降物。取兩個沉淀瓶所采集到的沉降物作平行樣以分析碳，瓶內物分別加入濃鹽酸，充分攪拌，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，以供浮游生物的計數?！　∮贸Ｒ?guī)法計量浮游植物活體體積和計數浮游動物的個體數，然后根據浮游植物體積與細胞碳的關系式，估算出沉降物中浮游植物的活體碳?！　=-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。　　對浮游動物則分別數出橈足類的無節(jié)幼體、幼體、成體和枝角類的幼體、成體以及輪蟲和原生動物。其中，輪蟲和原生動物則按其個體大小折算成橈足類的無節(jié)幼體的數量。

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