生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性一直是生態(tài)學家關注的焦點,食物網(wǎng)是生態(tài)系統(tǒng)最重要的組成部分,是物質(zhì)循環(huán)和能量流動的表現(xiàn)形式,同時反應出群落間復雜的種間關系。本研究將從食物網(wǎng)的拓撲結構和能量流動兩個方面探索生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,通過將最大熵模型應用到食物網(wǎng)物質(zhì)能量分布中,從而估計合理的模型系數(shù),探索新的方法來研究自然界的物種分布,對保護全球生態(tài)系統(tǒng)的多樣性具有重要的指導意義。本文使用了來源于同一個數(shù)據(jù)集的20個食物網(wǎng)。該數(shù)據(jù)集由北卡羅來納州大學威明頓分校的Stuart Borrett教授整理并提供,并已被前人廣泛研究。本研究基于最大熵原理,建立了食物網(wǎng)的度分布和碳通量分布,并對分布進行了檢驗,研究結果表明:(1)在20個食物網(wǎng)中,基于最大熵模型的度分布有80%的最大熵模型與經(jīng)驗分布沒有顯著不同,擬合效果良好。在置信區(qū)間寬度的檢驗中,近70%的食物網(wǎng)置信區(qū)間寬度與最大熵模型有明顯不同。這表明,雖然分布曲線以及數(shù)據(jù)增長趨勢與經(jīng)驗分布是一致的,但是大部分食物網(wǎng)中每個數(shù)據(jù)點的預測度呈現(xiàn)偏高或偏低的趨勢。(2)在研究S、C對度分布最大熵模型的影響發(fā)現(xiàn),物種數(shù)S對擬合優(yōu)度fG與相對寬度W95有正相關影響,而連接度C在較... 

【文章來源】：華北電力大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

食物網(wǎng)中度分布的最大嫡模型

?ｂ分別顯示了物種數(shù)Ｓ對ｆＧ和Ｗ９５的影響，隨著Ｓ的增多，ｆＧ有逐漸??增高的趨勢，即度分布的最大熵模型擬合逐漸變差，而圖３－３ｂ也顯示了在Ｓ較少的??部分，模型的寬度比較適中。在圖３－３ｃ中可以看到，連接度Ｃ在數(shù)量級中等的部??分擬合效果較差，圖３－３ｄ中，Ｃ對Ｗ９５的影響也說明了，連接度在極大或極小值的??時候，模型擬合的寬度較為良好。??３．４食物網(wǎng)拓撲結構對最大熵模型的影響??本小節(jié)采用隨機模型、級聯(lián)模型和生態(tài)位模型來生成人工食物網(wǎng)的拓撲結構，??通過輸入物種數(shù)ｓ和連接度ｃ，產(chǎn)生大量重復的完整食物網(wǎng)結構。本小節(jié)根據(jù)經(jīng)驗??數(shù)據(jù)Ｓ、Ｃ將人工食物網(wǎng)中輸入數(shù)據(jù)物種數(shù)Ｓ設置為｛２０，５０，８０，１００，１２０｝五個等級，??連接度（：設置為｛０．０５，０．１，０．１５，０．２，０．２５，０．３｝六個等級，每個食物網(wǎng)模型有３０個不同??的Ｓ、Ｃ，共生成３０個食物網(wǎng)，重復三次共計９０個食物網(wǎng)，計算每個食物網(wǎng)度分??布的最大熵擬合模型中ｆｃ和Ｗ９５的數(shù)值，并通過控制變量法來觀察Ｓ、Ｃ對食物網(wǎng)??度分布的影響。如圖３－４、３－５所示。??

Ｓ：物種數(shù)??圖３－４物種數(shù)Ｓ、連接度Ｃ對ｆｃ的影響??圖３－４顯示了在三個不同復雜度的食物網(wǎng)中Ｓ、Ｃ對ｆｂ的影響，其中，３－４?（ａ）??是隨機模型，３－４?（ｂ）是級聯(lián)模型，３－４?（ｃ）是生態(tài)位模型，橫坐標代表物種數(shù)Ｓ，??縱坐標代表ｆｃ，不同的顏色代表連接度Ｃ。圖中可以看出，當Ｃ不變的情況下，Ｓ??越大，ｆｃ越大，兩者呈正相關；當Ｓ不變的情況下，Ｃ值首先隨ｆｃ增大，而后減小。??ｆＧ展示了有關食物網(wǎng)度分布擬合優(yōu)度檢驗的情況，當ｆｃ＜０．９５時，意味著最大??熵分布的擬合優(yōu)度良好。從圖中我們發(fā)現(xiàn)，當Ｓ逐漸變大時，最大熵模型對食物網(wǎng)??度分布的擬合效果逐漸變差，而當Ｃ改變時，最大熵模型的擬合效果會在Ｃ較小或??較大的情況下擬合優(yōu)度趨于良好。有關Ｓ、Ｃ與Ｗ９５的關系圖也呈現(xiàn)出這一點。??２５??

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于能量平衡模型的食物網(wǎng)關鍵種識別研究[D]. 趙磊.華北電力大學(北京) 2017
[2]三峽庫區(qū)大寧河魚類食物網(wǎng)的結構及能量流動研究[D]. 鄧華堂.西南大學 2015
[3]基于穩(wěn)定同位素技術的長江中游干流生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)結構及能量來源研究[D]. 巴家文.西南大學 2015

碩士論文
[1]食物網(wǎng)模塊中物種共存的溫度依賴性研究[D]. 趙芳.華北電力大學(北京) 2016
[2]基于最大熵原理的確定概率分布的方法研究[D]. 李憲東.華北電力大學（北京） 2008



本文編號：2913190