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《东北师范大学》 2017年
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非生物因子对浮游植物生长影响的模型研究

陈明  
【摘要】:本文主要利用动力学模型方法,旨在研究非生物因子对浮游植物生长的影响.文章首先介绍了研究的背景、方法及主要研究工作.基于动力学模型方法,考虑温度、光照强度和营养盐浓度对浮游植物生长的影响,建立刻画浮游植物生长的单种群动力学模型.定义刻画非生物因子对浮游植物生长综合影响的生态再生指标.生态再生指标用以刻画模型的全局动力学行为.数值分析分别讨论了温度、光照强度和营养盐浓度对浮游植物平衡种群水平的影响.通过模型预测和实验数据相结合的方法检验了模型的可行性.模型为潜水湖泊浮游植物动力学研究建立了理论框架,为湖泊浮游植物爆发的控制策略提供了理论基础.在常态非生物因子对浮游植物生长影响研究的基础上,考虑温度的季节性变化,建立刻画浮游植物生长的非自治动力学模型.计算非自治系统中用以刻画季节性温度变化对浮游植物生长影响的生态再生指标.利用重合度理论和Lyapunov直接法研究了周期解的存在性和稳定性.数值实验探究了温度变化的长期效应和短期效应对浮游植物生长的影响.结果显示,浮游植物丰度变化对水温变化有较强的强健性.模型预测结果与太湖野外观测数据吻合,验证了模型的适应性和可行性.模型从非生物因子角度揭示了浮游植物周期性爆发的机制.前面的研究忽略了化学元素配比对浮游植物生长的影响.考虑磷碳比在水生生物体内的异质性,基于生态化学计量学方法,推广由Loladze,Kuang,Elser建立的LKE模型,研究受两种营养盐(碳和磷)限制的浮游植物-浮游动物-鱼的三维食物链模型.理论分析和数值模拟探究了系统复杂的动力学行为.从最大Lyapunov指数的研究中发现,系统发生了混沌的动力学行为.分支分析结果显示,浮游植物质量(磷碳比)的下降间接对高级捕食者鱼类产生了更大的影响.文章最后总结了研究的主要结论,列出了本文所参考的主要文献。
【学位授予单位】:东北师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O175

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