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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