Exactly Solvable Models of Biological Invasion pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Petrovskii, Sergei V./ Li, Bai-lian

出品人:

頁數:215

译者:

出版時間:

價格:$94.95

裝幀:HRD

isbn號碼:9781584885214

叢書系列:

圖書標籤:

• 生物入侵
• 數學建模
• 精確解
• 生態學
• 擴散過程
• 偏微分方程
• 非綫性動力學
• 理論生物學
• 種群生態學
• 數學生物學

好的，以下是一本名為《Ecosystem Dynamics: Principles and Applications》的圖書簡介。 生態係統動力學：原理與應用 (Ecosystem Dynamics: Principles and Applications) 作者： [此處可插入作者姓名，例如：Dr. Eleanor Vance & Prof. Kenji Tanaka] 齣版社： [此處可插入齣版社名稱，例如：Oxford University Press] 內容簡介 《生態係統動力學：原理與應用》是一部全麵而深入的專著，旨在為生態學、環境科學、保護生物學以及資源管理領域的學者、研究人員和高階學生提供一個堅實的理論框架和前沿的應用視角。本書的核心在於闡釋生態係統如何隨時間演變、空間分布、以及受內部相互作用和外部乾擾的影響。 本書超越瞭對物種組成靜態描述的局限，聚焦於生態過程的機製和時間序列變化。我們探討瞭從微觀層麵的種群波動到宏觀層麵的生物群落結構重組，再到整個景觀尺度的物質與能量流動。通過整閤經典生態學理論與現代定量方法，本書為理解和預測生態係統的復雜性提供瞭關鍵工具。 全書共分為四個主要部分，涵蓋瞭生態係統動力學的廣闊領域。 --- 第一部分：生態係統動力學的理論基石 本部分首先迴顧瞭生態學中關於係統穩定性和變化的奠基性理論。我們詳細考察瞭種群生態學的數學模型，包括指數增長、邏輯斯蒂增長、捕食者-獵物（Lotka-Volterra模型及其修正）以及競爭模型的動態行為。重點在於理解這些模型如何預測種群數量的周期性振蕩、穩定平衡點和分岔現象。 隨後，本書轉嚮群落生態學的動態視角。我們深入分析瞭中性理論（Neutral Theory）與基於競爭的理論（Competitive Exclusion Principle）之間的辯論，並探討瞭生態位理論（Niche Theory）在解釋生物多樣性維持機製中的作用。特彆地，本部分詳細介紹瞭非綫性動力學在生態係統中的應用，包括遲滯效應（Hysteresis）和生態係統狀態轉移（Regime Shifts）的臨界點理論。我們使用相平麵分析等工具，展示瞭生態係統如何從一個穩定狀態突然跳躍至另一個截然不同的狀態，並討論瞭驅動這些轉變的內在反饋機製。 第二部分：關鍵過程的動態機製 第二部分聚焦於驅動生態係統變化的核心生物地球化學和生物物理過程。 物質循環的動態性 我們不僅描述瞭碳、氮、磷等關鍵元素的循環路徑，更著重於其時間尺度和反饋效應。例如，在森林生態係統中，土壤微生物群落的代謝速率如何與氣候變暖和土壤有機質分解速度形成動態耦閤；在水生係統中，營養物質的輸入、沉降和再礦化速率如何決定藻類爆發的強度與持續時間。本書利用動態質量平衡模型，量化瞭這些循環在不同時間尺度（從日到韆年）上的響應速度和緩衝能力。 能量流與食物網結構 本書探討瞭能量流動的效率與限製因素。我們采用鏈式網絡分析（Chain Network Analysis）和基於信息論的度量方法來量化食物網的結構復雜性和魯棒性。關鍵內容包括：隨著物種移除（如關鍵物種消失或入侵物種齣現）導緻的能量路由變化，以及這種結構變化如何影響整個係統的能量傳遞效率和穩定性。我們還討論瞭生態係統對外部能量擾動的響應特性，例如火災或洪水後生態係統的恢復動力學。 時間滯後與空間異質性 生態係統反應很少是即時的。本部分重點分析瞭時間滯後（Time Lags）在生態動力學中的關鍵作用，例如，氣候變化對物候（Phenology）的影響如何通過延遲的種群增長或繁殖成功率體現在幾年後的種群密度上。同時，我們整閤瞭元群落理論（Metacommunity Theory），解釋瞭物種遷移、局部滅絕與區域物種庫之間的動態平衡，以及空間異質性（如景觀破碎化）如何調節這些過程的速度和結果。 第三部分：乾擾、恢復與適應性 本部分將理論模型應用於現實世界的復雜情景，特彆是生態係統遭受乾擾後的響應和長期演變。 乾擾的動態效應 我們係統性地分析瞭不同類型乾擾（如火災頻率、乾旱強度、人類采伐）的特徵如何影響生態係統的動力學軌跡。本書引入瞭乾擾生態學（Disturbance Ecology）中的“中等乾擾假說”的動態版本，並探討瞭當乾擾頻率或強度超過生態係統的恢復閾值（Resilience Threshold）時，係統將經曆的不可逆變化。 生態係統恢復與演替 本書對生態演替（Ecological Succession）進行瞭現代化的動力學闡釋。我們使用基於個體的模型（Agent-Based Models, ABMs）來模擬早期定殖者（Pioneers）與後期物種（Climax Species）之間的競爭、促進和抑製關係，解釋瞭不同環境條件下的路徑依賴性。內容涵蓋瞭對受損生態係統（如采礦區、火燒跡地）進行生態修復時，如何設計乾預措施以加速係統嚮目標穩定狀態的迴歸。 氣候變化驅動的響應 氣候變化是當前生態係統麵臨的最大驅動力之一。我們詳細分析瞭氣候脆弱性評估的動態模型方法，包括物種對溫度和降水變化的時間滯後反應、氣候條件導緻的適宜性區域移動以及物種間同步性的破壞。重點關注瞭物種分布範圍的快速調整如何重塑區域間相互作用的強度。 第四部分：管理與預測的定量工具 本部分麵嚮實踐應用，介紹瞭用於理解和管理生態係統動力學的先進定量工具。 基於模型的管理決策 我們探討瞭可持續性概念在動態係統中的量化。內容包括如何使用最優控製理論（Optimal Control Theory）來製定漁業捕撈配額或森林可持續采伐策略，以最大化長期效益的同時確保生態係統狀態的穩定。我們演示瞭如何集成不確定性（Stochasticity）到管理模型中，以應對生態係統固有的隨機性。 高級時間序列分析與預測 本書深入介紹瞭分析長期生態監測數據的先進統計方法。這包括嚮量自迴歸模型（VAR）在揭示物種間相互作用因果關係中的應用、卡爾曼濾波（Kalman Filtering）在狀態空間模型中進行實時狀態估計的方法，以及如何利用機器學習技術識彆復雜生態係統中隱藏的非綫性模式和提前預警信號（Early Warning Signals）。 未來展望：復雜適應性生態係統 最後，本書展望瞭將生態係統視為復雜適應係統（Complex Adaptive Systems, CAS）的視角。我們討論瞭生態係統內部的自我組織、學習能力以及物種對管理乾預的適應性反應如何使得長期預測變得更具挑戰性，並強調瞭跨學科閤作在應對未來生態挑戰中的重要性。 本書特色 強調機製而非僅相關性： 本書專注於迴答“為什麼”和“如何”發生變化，而不是僅僅描述變化。 理論與應用並重： 緊密結閤經典理論（如Lotka-Volterra, MacArthur-Wilson）與前沿工具（如ABMs, CAS理論）。 豐富的案例分析： 穿插瞭來自海洋、陸地、淡水生態係統的真實數據案例，展示模型在不同尺度和環境下的應用。 數學嚴謹性： 為需要深入理解底層數學框架的研究生和研究人員提供瞭嚴謹的推導和討論。 《生態係統動力學：原理與應用》是生態學領域不可或缺的參考書，它將引導讀者以一種更具動態性和預測性的思維方式來理解我們星球上生命的復雜運作。

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