大熊猫保护的种群动力学机理研究

【摘要】该文主要运用种群生态学理论来研究大熊猫种群,利用动力学建模方法建立大熊猫种群与环境之间、局域种群与种群之间关系的数学模型,通过运用脉冲微分方程理论、时滞微分方程理论等数学理论方法和数值模拟对所建立的微分系统的动力学行为进行探索,从而对大熊猫种群在区域内的持续生存进行预测和推断,为大熊猫种群保护研究提供理论依据。具体研究内容和结果如下：(1)建立大熊猫与两种主食竹之间关系的两次脉冲微分系统,研究当大熊猫栖息地仅有两种主食竹时主食竹开花对大熊猫种群生存的影响,并结合卧龙自然保护区五一棚地区的调查研究数据,用数值模拟的方法讨论了五一棚地区大熊猫与两种主食竹拐棍竹和冷箭竹之间的关系。该章所建模型及研究方法可以用来预测某一区域内主食竹开花是否会对大熊猫的生存造成影响,研究结论可为开花竹林的人工复壮更新和人工造竹林提供理论依据。(2)从数学的角度建立描述“乔木-竹子-大熊猫”之间关系的微分方程数学模型。通过对带有时滞和阶段结构的变系数微分系统的分析,得到了系统持续生存的条件,从理论上验证了李俊清等提出的森林、主食竹、大熊猫三位一体系统的稳定性维持机制,并进一步分析制约系统稳定发展的因素,为大熊猫栖息地保护提出建议。(3)建立大熊猫在不同类型的斑块间扩散和迁移的微分系统模型,通过数学分析得到大熊猫在斑块间持续生存和灭绝的条件,并把所得结论用在秦岭大熊猫局域种群中去。研究方法可用来研究大熊猫在各类局域种群中的扩散和迁移,从而预测大熊猫局域种群的未来发展情况。(4)针对在两个相邻的斑块环境里放归圈养大熊猫的两个方案分别建立了状态反馈脉冲控制数学模型,通过运用半连续系统几何理论,讨论系统在相空间的阶k(k大于等于1的整数)周期解的存在性和稳定性,从而验证了所给出的放归方案的稳定性和合理性。研究结论可为复壮小局域种群野生大熊猫数量和大熊猫历史分布区野生大熊猫的重新引入工作提供理论依据。
【作者】师向云；
【导师】宋国华；刘艳红；
【作者基本信息】北京林业大学，生态学，2014，博士
【关键词】大熊猫种群；数学模型；扩散；重新引入；持续性；

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