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目录1

前言1

第1章 非线性生态模型概论1

1.1 非线性科学的概念1

1.1.1 线性与非线性的基本概念和区别1

1.1.2 非线性科学的基本内容1

1.1.3 非线性科学的意义3

1.2 非线性生态学的概念3

1.3 非线性生态模型的基本内容4

1.3.1 非线性生态模型的理论体系4

1.3.2 以生态结构为研究对象的非线性生态模型5

1.3.3 以生态功能为研究对象的生态模型6

1.3.4 以生态结构与功能相互作用为研究对象的生态模型7

2.1 逻辑斯谛生态模型基础9

第2章 逻辑斯谛生态模型9

2.2 逻辑斯谛生态模型应用实例11

2.2.1 引言11

2.2.2 研究地点概况14

2.2.3 研究方法15

2.2.4 羊草群落（保护区）生物量季节动态分析17

2.2.5 羊草群落（放牧场）生物量季节动态分析22

2.2.6 小獐茅群落生物量季节动态分析27

2.2.7 马莲群落生物量季节动态分析30

2.2.8 虎尾草群落生物量季节动态分析35

2.2.9 碱蓬群落生物量季节动态分析39

2.2.10 百里香群落生物量季节动态分析42

2.2.11 针蔺群落生物量季节动态分析45

2.2.12 野古草群落生物量季节动态分析49

第3章 时间序列分析生态模型54

3.1 时间序列分析生态模型基础54

3.2.1 引言55

3.2 时间序列分析生态模型应用实例55

3.2.2 裂叶沙参种群的地理分布及自然环境条件56

3.2.3 研究方法65

3.2.4 裂叶沙参种群（总和）动态时间序列预测65

3.2.5 不同海拔间裂叶沙参种群生态学时间序列预测66

3.2.6 泡沙参种群（总和）动态时间序列预测及裂叶沙参种群（总和）对照分析69

第4章 非线性回归生态模型72

4.1 非线性回归模型概述72

4.2 植物生物量与环境因子相关性研究72

4.2.1 环境因子变化规律与生物量变化的关系72

4.2.2 环境因子与植物群落地上生物量的相关回归方程85

4.3 植物能量代谢的非线性回归分析91

4.3.1 羊草群落能量吸收速率的动态变化91

4.3.2 羊草群落能量固定速率的动态变化93

4.3.3 羊草群落能量积累速率的动态变化94

4.4.3 土壤微生物的分布及其与土壤因子之间关系的非线性回归模型97

4.4.2 研究方法97

4.4 羊草草原土壤微生物的分布及其与土壤因子之间关系分析97

4.4.1 样地生境97

4.5 东北羊草草原土壤微生物呼吸速率的研究102

4.5.1 研究地点103

4.5.2 研究方法103

4.5.3 土壤微生物呼吸速率的变化与环境因子之间的关系分析103

第5章 生态位模型107

5.1 概述107

5.2 研究地点及自然条件108

5.3 研究方法110

5.3.1 主要生物及环境因子测定方法110

5.3.2 生态位宽度及生态位重叠计测方法110

5.4 生态位模型应用实例117

5.4.1 一维环境因子梯度上生态位宽度的变化分析117

5.4.2 二维环境因子梯度上生态位宽度的变化分析145

5.4.3 三维环境因子梯度上生态位宽度的变化分析158

5.4.4 羊草草原主要植物间生态位重叠关系的变化分析163

5.4.5 几种生态位计测公式的讨论172

5.4.6 结论与讨论177

第6章 分形生态模型181

6.1 概述181

6.2 分形理论182

6.2.1 欧氏几何维数182

6.2.2 非欧几何的维数183

6.2.3 分形理论的萌芽184

6.2.4 分形体的概念188

6.2.5 分形维数的定义190

6.2.6 测量分形维数的实验方法193

6.3 植被格局中的分形特点194

6.3.1 植被格局具有分形特征194

6.3.2 植被格局分形特征的应用195

6.4.1 研究概况198

6.4 植被个体格局的分形模型198

6.4.2 研究方法200

6.4.3 羊草地上部分生物量与株高的分形关系及生长方式研究202

6.4.4 兴安落叶松树冠格局的分形特征205

6.5 植物种群格局的分形模型218

6.5.1 研究概况218

6.5.2 研究方法220

6.5.3 种群格局分形维数的含义222

6.5.4 东北羊草草原植物种群格局的分形分析226

6.5.5 小兴安岭红景天群落植物种群格局的分形特征238

6.5.6 大兴安岭兴安落叶松种群格局的分形特征240

6.5.7 裂叶沙参种群分布格局分形分析262

6.6 植物群落格局的分形模型270

6.6.1 研究概况270

6.6.2 研究方法272

6.6.3 羊草草原群落格局的分形特征及与环境因子的关系277

6.6.4 兴安落叶松林群落格局的分形特征及与环境因子的相关关系296

6.6.5 东灵山辽东栎林群落分形分析304

6.6.6 喜树种群空间结构的分形分析326

6.7 景观格局的分形模型329

6.7.1 研究概况329

6.7.2 研究方法331

6.7.3 羊草草原景观格局的分形特征331

6.7.4 兴安落叶松林景观格局的分形特征333

第7章 小波生态模型341

7.1 概述341

7.2 小波理论341

7.2.1 小波及小波变换342

7.2.2 小波函数的选取343

7.2.3 最佳小波分析尺度的选择344

7.3.2 自然环境概况345

7.3.1 研究概况345

7.3 辽东栎群落主要种群的小波分析345

7.3.3 研究方法348

7.3.4 辽东栎群落主要乔木种群小波分析348

7.3.5 辽东栎群落主要灌木种群小波分析356

7.3.6 乔木种群分形分析结果的小波处理366

7.3.7 样带内土壤因子变化趋势小波分析372

7.4 兴安落叶松林窗分布规律的小波分析研究378

7.4.1 引言378

7.4.2 研究地区自然概况379

7.4.3 调查方法379

7.4.4 兴安落叶松林窗小波分布的分析379

第8章 混沌生态模型383

8.1 概述383

8.2 混沌生态模型基础388

8.2.1 混沌的概念388

8.2.2 混沌对生命科学的影响391

8.2.3 一维能量模型的复杂行为393

8.2.4 二维能量模型的复杂行为395

8.2.5 三维能量模型的混沌现象399

8.3 研究方法399

8.3.1 能量混沌模型的符号动力系统400

8.3.2 能量系统的Melnidov方法403

8.3.3 Liapunov指数406

8.4 生命能量系统与混沌生态学分析410

8.4.1 研究概况410

8.4.2 基本方法的建立及其生物的含义416

8.4.3 生命能量的系统结构分析421

8.4.4 能量系统的稳定性及功能性反应432

8.4.5 生命能量系统的涨落响应机制440

8.4.6 从植物生理生态数据分析看能量模型特征参数的测定447

8.4.7 生命能量系统模型在种群生态学中的应用457

8.4.8 生命能量系统生态模型在生态系统工程中的应用466

第9章 耗散结构生态模型474

9.1 概述474

9.2 耗散结构理论475

9.3 植物群落耗散结构的形成过程分析476

9.3.1 植物繁殖体定居前的热力学平衡态476

9.3.2 植物繁殖体定居时的远离平衡态477

9.3.3 植物群落耗散结构的形成478

9.4 能量系统的耗散生态模型478

9.4.1 能量系统的熵变478

9.4.2 能量系统的扩展二分子模型481

9.4.3 能量系统的时间有序耗散结构484

第10章 生态场模型486

10.1 概述486

10.2 生态场模型简述487

10.3.1 研究概况490

10.3 辽东栎群落生态场分析490

10.3.2 自然概况与植被特征491

10.3.3 研究方法498

10.3.4 辽东栎群落主要种群生态场特征498

第11章 综合速率生态模型501

11.1 前言501

11.1.1 IRM模型的提出和含义501

11.1.2 IRM模型的理论基础501

11.1.3 IRM模型的基本假设501

11.1.4 IRM模型的应用502

11.1.5 IRM模型框架502

11.2 IRM模型基本理论502

11.2.1 一种生态因子的情况502

11.2.2 两种生态因子的情况503

11.2.3 因子权重的确定503

11.2.5 实际生长的转化504

11.2.4 修改子504

11.3 综合生态因子下辽东栎生长的IRM模型505

11.3.1 IRM模型建模程序505

11.3.2 辽东栎生长预测模型分析505

11.4 濒危植物——裂叶沙参生长的IRM模型510

11.4.1 研究概况510

11.4.2 裂叶沙参生长的IRM模型分析511

11.4.3 裂叶沙参IRM模型的rn值分析514

11.5 东北草原“三化”过程的IRM模型515

11.5.1 研究概况515

11.5.2 东北草原“三化”过程IRM模型516

11.6 东北羊草草原综合生态因子对微生物生长的IRM模型523

11.6.1 研究概况523

11.6.2 羊草草原土壤微生物生长的IRM模型分析523

11.6.3 微生物生长的建模分析525

11.6.4 微生物生长的IRM模型参数化过程526

11.6.5 计算机模拟及分析527

第12章 人工神经网络模型530

12.1 概述530

12.2 神经网络理论530

12.3 根据植物地上茎叶图像仿真地下根系图像537

12.4 应用神经网络技术预测树种的萌生枝产生规律542

12.4.1 应用径向基函数计算萌芽更新动态的精确度分析543

12.4.2 神经网络模型预测程序543

12.4.3 预测精确性检验546

12.5 生物多样性指数的神经网络预测548

12.6 生态系统的自组织分类的神经网络模型分布554

12.6.1 自组织神经树模型建立555

12.6.2 辽东栎林自组织分类研究实例556

12.7 森林生态系统演替的神经网络自组织特征560

12.8 甘草经济蕴藏量的BP神经网络分析560

12.8.1 研究概况560

12.8.2 研究方法562

12.8.3 神经网络模型的构建565

12.8.4 神经网络模型的训练568

12.8.5 甘草经济蕴藏量的BP神经网络预测570

第13章 能量流动稳定性生态模型573

13.1 概述573

13.2 能量流动生态模型573

13.3 羊草种群的能量流动及其稳定性分析574

13.3.1 自然概况574

13.3.2 研究方法574

13.3.3 羊草种群的能量流动过程575

13.3.4 羊草种群的能量流动稳定性分析577

13.4 东北羊草草原微生物在能流中的作用582

13.4.1 研究方法582

13.4.2 东北羊草草原土壤微生物的能量流动过程582

13.4.3 土壤微生物能量流动的稳定性分析583

14.1 概述587

第14章 连续时间马尔可夫模型587

14.2.1 CTM模型概述588

14.2 CTM模型的数学基础588

14.2.2 CTM建模方法589

14.2.3 模型假设591

14.2.4 模型的构建与求解592

14.3 松嫩平原人口、资源与环境协调发展的CTM模型592

14.3.1 研究概况592

14.3.2 研究地点概况602

14.3.3 研究方法607

14.3.4 腰井子村人口、资源与环境系统分析609

14.3.5 人口、资源与环境系统的CTM模型646

14.3.6 人口、资源与环境的系统决策666

14.3.7 人口、资源与环境协调发展决策687

14.3.8 结论与建议695

14.4.1 研究概况696

14.4 裂叶沙参种群濒危过程及保护的CTM模型696

14.4.2 控制因子分析697

14.4.3 裂叶沙参种群CTM模型的建模697

14.4.4 裂叶沙参种群密度模拟预测703

14.4.5 裂叶沙参种群的濒危趋势的CTM模型708

14.5 CTM模型对穿龙薯蓣种群濒危因素综合分析及预测709

14.5.1 引言709

14.5.2 薯蓣种群濒危过程及保护的CTM模型710

14.5.3 薯蓣种群密度模拟预测714

14.5.4 综合分析718

14.6 群落演替CTM模型718

14.6.1 CTM生态模型概述718

14.6.2 辽东栎群落演替的CTM模型719

14.6.3 群落演替的模拟721

参考文献724