昆虫数学生态学PDF电子书下载

第一篇 数学生态学的范畴及其对现代生态学的影响 1

目录 1

第一章 数学生态学在现代生态学中的地位 2

一、生态学的定义与组织层次 2

（一）生态学的定义 2

（二）生态学的组织层次结构 3

（三）现代生态学的发展途径 3

二、数学生态学在生态学中的地位及发展简史 4

（一）数学生态学在生态学中的地位 4

1．数学生态学对生态学发展的作用 4

2．数学生态学与数学模型 5

（二）数学生态学的发展简史及其对生态学的哲学思想、方法论的影响 8

（三）数学生态学及其研究范畴 10

三、昆虫数学生态学在数学生态学中的作用 11

2．种群的定义 14

1．种群（population） 14

（二）种群生态学及其研究范畴 14

1．种群生态学 14

（一）种群与种群的定义 14

一、种群与种群生态学 14

第二章 昆虫种群系统概述 14

第二篇 昆虫种群系统特征及其数学模型 14

2．种群生态学的定义 15

3．种群生态学的研究范畴 15

（三）种群数量动态在种群生态学中的地位 15

二、种群动态的时间、空间、数量结构及其数学模型 15

第三章 昆虫种群的空间分布型及抽样技术 22

一、昆虫种群的空间分布型 22

（一）种群空间结构的频数分布及其理论模型 22

1．均匀分布 22

2．Poisson分布 23

3．负二项分布 25

4．Neyman分布 36

5．Poisson-二项分布 41

（二）影响昆虫种群分布型的因素 43

（三）分布型指数及其在生物学中的意义 44

1．扩散系数（C） 45

2．负二项分布的k值 47

3．扩散型指数（Is） 48

4．Taylor幂法则公式 50

5．平均拥挤度（m*） 51

6．m*/m指数 53

7．m*-m关系作为检验聚集型的指数 53

8．改进的Iwao模型 55

9．L指数——估计个体群平均大小的指数 57

10．ρ指数——估计个体群面积的指数 57

二、抽样理论在昆虫种群中的应用 58

（一）抽样理论的基础与昆虫种群的特殊性 58

（二）随机抽样 59

1．总体与抽样 59

2．抽样误差估计 60

3．样本平均数的置信区间估计 60

4．理论抽样数模型 62

（三）分层抽样 69

1．层的鉴定 70

2．分层抽样的平均数与标准误差 71

3．分层抽样理论抽样数模型 73

4．几种抽样模型相对精确度的比较 80

5．m-m关系方程的分层抽样公式 83

6．成数的分层抽样 84

（四）最适抽样单位的决定 84

1．选择抽样单位的标准 84

2．同一精确度下，不同抽样单位的相对抽样数比较 85

3．同一精确度下，不同抽样单位间相对效应的比较 88

4．同一精确度下，不同抽样单位在时间消耗方面的比较 89

5．消耗函数固定，不同抽样单位相对精确度的比较 91

（五）阶层抽样 92

1．二阶抽样模型 92

2．三阶抽样模型 97

3．m*-m关系的阶层抽样模型 97

（六）标志-回收技术估值法 100

1．Peterson法 101

2．Jackson法 101

3．Bailey（1952）法 105

4．Jolly（1965）的随机方法 106

7．Begon标志估值法 110

6．Edward和Eberhardt估值法 110

5．Schumacher和Eschmeyer估值法 110

（七）序贯抽样 111

1．分布型属负二项分布的序贯抽样模型 116

2．分布型属随机分布的序贯抽样模型 120

3．成数的序贯抽样模型 120

4．m*-m关系的序贯抽样模型 121

5．二阶抽样的序贯分析 122

6．应用经济阈值（T）与害虫捕食者比值相结合的序贯抽样模型 125

（八）应用0,1抽样技术估计田间种群密度 126

1．种群呈负二项分布时利用零样频率（p0）估计种群密度（m）的方程 126

3．应用Taylor幂法则模型，表示p0与m关系的方程 130

2．种群呈随机分布时，其零样频率（p0）与种群密度（m）关系的方程 130

5．应用m*-m关系模型，表示p0与m关系的方程 131

4．种群呈Neyman分布A型时，表示p0与m关系的方程 131

6．被害株率（p）与种群密度（m）关系的经验方程 132

第四章 单种种群系统的结构特征及其数学模型 135

一、单种种群生长型的特征及其数学模型 135

（一）单种种群生长型的特征 135

（二）单种种群生长型的数学模型 135

1．重叠世代种群生长型的模型 136

2．离散世代种群生长型的模型 143

（三）棉盲蝽在棉田内种群生长型的特征与分析 150

1．种群特定年龄的存活率 153

二、种群过程与生命表 153

（一）种群过程 153

2．种群特定年龄的生殖率 154

（二）种群生命表 155

1．生命表的基本方程 155

2．生命表的类型 158

3．矩阵模型 170

（三）种群生命表的参数估计及其分析 179

1．种群生命表的参数估计 179

2．种群存活率特征及其数学模型 181

3．种群生殖力特征及其数学模型 190

（四）种群生命表的应用 195

1．利用特定年龄生命表确定种群的总变化 195

2．利用特定年龄生命表确定进入某阶段的数量 196

3．利用生命表估计生殖力、死亡率与迁移量 199

4．利用生命表进行主导因素分析 201

三、种群密度及其对种群调节的数学模型 215

（一）密度制约因素与非密度制约因素 215

（二）密度制约与非密度制约因素对种群参数的作用比较 216

（三）密度制约与非密度制约因素对种群生长型振幅的作用 217

（四）密度因素对种群数量的调节作用 217

（五）种群调节及其模型 220

1．种群调节的一个通用模型 221

2．种群系统的稳定性估计 223

（六）种群密度调节作用下的种群模型 223

四、种群的扩散与迁移及其数学模型 225

（一）种群扩散的意义 225

（二）种群扩散力的估计 226

1．种群偏离度的估计 226

2．种群扩散率 226

3．种群密度随中心点距离下降的表示式 227

4．种群密度与距离关系的模型 227

6．种群扩散距离的概率模型 228

5．种群扩散距离的估计模型 228

（三）两区之间种群相互交换率的估计 230

（四）不标志个体方格记数法的应用 231

第五章 多种种群的作用系统特征及数学模型 233

一、多种种群的偏利与偏害系统及其数学模型 233

（一）多种种群的偏利系统及其数学模型 233

（二）多种种群的偏害系统及其数学模型 234

二、多种种群的共生与互惠协作系统及其数学模型 235

（一）共生与互惠协作系统的特征 235

（二）互惠协作系统的模型 235

（一）种间竞争的作用关系 236

（三）共生系统的模型 236

三、种间竞争作用系统及其数学模型 236

（二）种间竞争的数学模型 240

1．种间竞争作用的微分方程 240

2．种间竞争作用的差分方程 250

四、捕食者-猎物作用系统及其数学模型 252

（一）天敌与寄主（捕食者与猎物）种群数量变动的关系 252

1．天敌对寄主种群变动作用的特点 253

2．天敌的种类及其作用方式 253

3．天敌与寄主间种群变动的复杂关系 255

（二）捕食者-猎物系统中的捕食作用 256

1．功能反应类型及数学模型 257

2．数值反应类型及数学模型 264

3．捕食作用的总反应 267

（三）捕食者-猎物系统的数学模型 269

1．世代重叠类型的数学模型 270

2．世代不重叠类型的数学模型 279

3．多种捕食者-猎物系统的数学模型 296

4．捕食者寻找效应的估计 303

5．捕食者对猎物选择效应的估计 310

6．应用于自然界中捕食者-猎物关系的模型 315

7．对捕食作用的估计技术 316

第六章 环境因素对昆虫种群的作用及其数学分析 318

一、气象因素对昆虫种群的作用关系 318

（一）温度 318

1．昆虫发育速度与温度关系的数学模型 318

2．温度与昆虫发育累积率的模型 326

3．昆虫发育起点温度与有效积温的估计 329

（二）湿度 332

1．湿度与昆虫的生长发育及数学模型 332

2．湿度与昆虫的行为活动的关系 334

（三）温湿度的综合作用 334

1．昆虫对光的识别与选择 339

（四）光 339

2．光强度对昆虫的行为活动及其数学模型 340

3．昆虫对光周期的反应 344

4．昆虫两性引诱与光的关系 345

5．光对昆虫活动的干扰与驱避 345

（五）风 346

二、食物因素对昆虫种群的作用关系 348

（一）昆虫食物成分含量与危害的关系 348

（二）食物对昆虫生长发育和存活率的作用 348

（三）食物对种群生殖力和寿命的作用 350

1．植食性昆虫与其寄主植物系统的数学模型 351

（四）种群取食的数学模型 351

2．种群取食及种群对食物竞争的数学模型 352

（五）昆虫取食对策模型及其栖境中食物聚块的估计 355

1．昆虫取食对策模型 355

2．食物聚块特征及其估计 357

3．取食量的估计 357

三、环境因素对昆虫种群动态作用的数学分析 359

（一）种群时间序列的分析 359

1．种群时间序列的关联性检验与因素分析 360

2．谐波分析 367

3．自相关与自回归 371

4．随机序列与周期方程的分析 376

5．马尔可夫链转移概率分析 384

（二）回归分析 386

1．线性最小二乘回归 387

2．逐步回归 399

3．二次回归旋转设计 403

（三）系统分析在种群系统中的应用 410

1．系统中物体的行为描述 411

2．系统分析的特点 413

3．系统分析的步骤 414

4．系统分析的实例 416

第三篇 昆虫群落系统的特征及其数学模型 426

第七章 群落系统的特征及其数学模型 426

一、群落与群落生态系统 426

（一）群落及其特征 426

1．群落的营养结构 426

2．群落的组分结构 426

（二）群落生态系统及其研究范畴 427

二、群落系统的营养结构 427

（一）群落的食物链与食物网 427

2．复合的食物链模型 429

1．简单的食物链模型 429

（二）群落食物链的数学模型 429

3．具有相互干扰与时滞效应的食物链模型 430

三、群落系统的组分结构 431

（一）群落组分结构动态的环分析 431

1．环分析概述 431

2．环分析在群落结构分析中的应用 433

（二）群落的多样性分析 437

1．种-多度关系模型 437

2．种的多样性指数 442

2．群落的丰富度与均匀性 447

1．群落复杂性指数 447

（三）群落结构的复杂性与相似性分析 447

3．种-面积关系指数 449

4．群落的相似性测定 450

（四）群落的排序和分类 455

1．群落的排序 455

2．群落的分类技术 466

四、群落系统中资源分配的对策 476

（一）物种在群落中的生态位及其数学模型 477

1．生态位的定义 477

2．生态位宽度指数 478

3．生态位重叠度指数 479

4．生态位的维度 485

（二）生态位在群落系统中的作用 486

五、群落系统的演替及其数学模型 490

（一）群落的演替 490

1．群落演替的概念 490

2．昆虫群落的分布及其特点 492

（二）群落演替的特征 495

1．演替的方向 495

2．演替的速度 495

（三）群落演替的数学模型 495

一、群落生态系统中的能流及数学分析 500

第八章 群落生态系统特征及其数学模型 500

（一）初级生产与次级生产的特征及其分析 501

1．初级生产及其数学模型 501

2．次级生产及其数学模型 503

3．生态效率 504

（二）网络分析 505

1．经济学的输入-输出分析 505

2．食物网分析模型 506

（三）作物-害虫-天敌多层次营养水平能流的获得与分配模型 506

二、物流在群落生态系统中循环的模型组建与分析 508

（一）热带雨林生态系统中镁循环的模型 509

（二）水体生态系统中磷转移的系统模型及灵敏度分析 511

（三）作物群落生态系统中物流转移模型 515

第四篇 害虫管理系统工程 518

第九章 害虫管理系统工程的概念与特征 518

一、害虫管理系统工程的概念 518

（一）害虫管理的原则 518

1．害虫管理的生态学原则 518

2．害虫管理的经济学原则 520

（二）系统工程在害虫管理中的应用 520

二、害虫管理系统工程的特征 522

（一）当前害虫控制对策出现的问题 522

（二）害虫管理系统工程的特征 523

（三）害虫管理系统工程与普通工程在研究、设计方面的区别 525

1．两系统基本结构特征的不同对工程设计的影响 525

2．两系统主导作用因素的不同对工程设计的影响 525

3．系统的动态性与演化性 525

4．数学在描述与分析两系统过程中的作用 526

三、害虫管理系统工程的设计与组装 526

（一）害虫管理系统的目标函数 526

（二）害虫管理系统的边界 527

（三）系统的约束条件 528

（四）系统的分解 529

（五）系统的设计与组装 530

（六）系统的优化 532

第十章 害虫管理系统的分室模型 535

一、害虫管理系统模型的主要内容 535

二、害虫管理分室模型的组建 536

（一）害虫种群动态的计算机模型 536

1．昆虫发育与生理时间的测度 536

2．厢车模型 536

3．时变分布延迟过程模型 540

4．模拟模型的适合性比较 545

（二）捕食者-猎物系统的计算机模型 547

1．功能反应的模型 548

2．数值反应的模型 549

3．多种猎物的功能反应模型 550

（三）作物生长发育的模型 551

1．经典的生长模型 551

2．棉花生长发育模拟模型 554

3．大豆生长模型 559

4．柑桔生长模型 561

5．植株密度与作物产量关系的数学模型 563

6．田间作物间的竞争模型 564

（四）害虫对作物的危害损失及其数学模型 565

1．作物由病虫危害造成损失的通用模型 565

3．果树红叶螨危害与果实生长关系的模型 567

2．刺吸式害虫危害对作物生长作用模型 567

4．棉盲蝽对棉株危害损失的模型 568

（五）害虫不同空间分布格式对作物产量损失关系的数学模型 571

1．作物对害虫危害的反应类型 572

2．作物产量损失与作物遭害虫危害后不同反应类型的数学模型 572

3．作物产量损失与害虫不同空间分布型关系的数学模型 573

4．害虫种群密度与空间分布型对作物危害损失的实例分析 575

（六）害虫种群经济阈值的概念及数学模型 577

1．经济阈值的概念 578

2．害虫种群经济阈值的数学模型 581

（七）天气模拟模型 590

1．降水量模拟模型 591

2．温度和太阳辐射量的模拟模型 593

三、害虫管理的经济决策及其决策模型 594

（一）害虫危害的风险管理决策 595

（二）害虫管理的静态决策与多目标决策 598

1．静态决策 598

2．多目标模糊决策模型 600

3．多目标决策分析中常用的决策方法 603

（三）害虫管理的多阶段动态决策 604

1．原理与方法 604

3．灵敏度分析 607

2．建模与决策 607

（四）层次分析在决策分析中的应用 609

1．层次分析的基本原理 609

2．层次分析的具体步骤 609

第十一章 害虫管理系统模型的组装与优化 614

一、害虫管理系统模型的组装 614

（一）害虫种群系统的管理模型 614

（二）作物-害虫系统管理模型的组装 616

1．作物-害虫系统模型 616

2．作物-害虫管理系统模型 617

3．系统的灵敏度分析 619

二、害虫管理系统工程的优化控制 621

（一）模拟法在害虫管理系统中的应用 621

（二）最大（小）值原理在害虫管理中的应用 624

1．最大（小）值原理 624

2．害虫-天敌系统的优化管理模型 625

（三）线性规划在多种害虫优化管理中的应用 629

（四）动态规划在害虫管理中的应用 634

1．模型的内容 637

2．动态规划方程 639

3．动态规划在害虫管理中的应用 641

主要参考文献 648