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随机干扰下植被生态系统中的时间延迟效应研究

韩清林  
【摘要】:植被生态系统受人类活动的影响而严重退化,导致了生物多样性的下降、生态平衡的破坏、气候的恶化等一系列问题,严重威胁着人类的生命财产安全。目前,研究者考虑了白噪声对植被生态系统的影响,研究了内噪声和外噪声对植被生态系统的影响。本文利用理论分析和数值模拟相结合的方法研究了白噪声和时间延迟(τ.)的结合以及色噪声对植被生态系统动力学行为的影响。本文首先研究了白噪声和τ的结合对植被生态系统的稳态概率分布(SPD)、首通时间(MFPT)和随机共振现象(SR)的影响。结果表明:(1)内噪声(a)和两噪声的交叉负关联可诱导系统由沙漠态向植被态的转化,而外噪声(D)、τ和两噪声的交叉正关联则导致系统向沙漠态转化;(2)当κ0时,噪声加强了植被态的稳定性,而后κ≥0时,噪声削弱了植被态的稳定性,但在τ的作用下外噪声增强了系统的稳定性;(3)当SNR作为a的函数时,τ或κ加强了SR和随机反向共振现象,而SNR作为D的函数时,τ或κ减弱了SR,并且SNR作为κ的函数时,τ不仅加强了SR而且诱导了双共振现象。其次,研究了色噪声对植被生态系统的SPD、MFPT和SNR的影响。结果表明:(1)外噪声的自关联时间(τ1)能诱导系统由沙漠态向植被态转化,而内噪声的自关联时间τ2)和两噪声的交叉关联时间(τ3)及κ则导致系统向沙漠态转化;(2)τ1或τ2可加强植被态的稳定性,而τ3或κ削弱了其稳定性;(3)信噪比(SNR)作为a的函数时,τ1或τ2加强了系统的SR,τ3削弱了系统的SR,SNR作为D的函数且D较小时,τ3加强了随机反共振现象,τ1或τ2削弱了随机反共振现象且出现了反共振平台,SNR作为D的函数且D较大时,τ2加强了SR,而随着τ1或τ3的增加SR先削弱后加强,SNR作为κ的函数时,τ2或τ3加强了SR,τ1先削弱SR后加强SR.


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