Имитационные модели нелинейной динамики сообществ растений

Имитационные модели нелинейной динамики сообществ растений

Автор: Комаров, Александр Сергеевич

Шифр специальности: 03.00.16

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2004

Место защиты: Пущино

Количество страниц: 389 с. ил.

Артикул: 2624023

Автор: Комаров, Александр Сергеевич

Стоимость: 250 руб.

Имитационные модели нелинейной динамики сообществ растений  Имитационные модели нелинейной динамики сообществ растений 

Содержание
Введение
Глава 1. Краткий очерк идей и методов в моделировании растительных сообществ
1.1. Смена парадигмы математического моделирования в экологии
1.2. Подходы к моделированию лесных экосистем и классификация моделей
1.3. Сравнительный анализ моделей динамики органического вещества почвы
1.4. Модели биологического круговорота и циклов элементов
в лесных экосистемах
Глава 2. Биологические предпосылки и формулировка индивидуальноориентированных структурных моделей динамики возрастной и пространственной структуры популяций растений
2.1. Общие замечания и постановка задачи
2.2. Основные характеристики экспериментального описания ценопопуляций растений и концепция дискретного описания онтогенеза
2.2.1. Понятие о возрастных состояниях.
Дискретизация онтогенеза
2.2.2. Критерии выделения особи в иеиопопуляции. Вегетативное размножение. Полный и неполный онтогенез
2.2.3. Типы поливариантности онтогенеза
2.2.4. Поливариантность темпов развития или динамическая поливариантность онтогенеза
2.3. Простейшие дискретные модели динамики популяций
травянистых растений без вегетативного размножения. Демографическая модель популяции подорожника большого .
2.4. Популяционноонтогенетические аспекты изучения агроценозов. Экспериментальные подтверждения периодичности развития растений в популяции Глава 3. Клеточноавтоматные модели простейших популяций и сообществ растений с вегетативным размножением и их исследование
3.1. История клеточноавтоматных моделей популяций растений
3.2 Формулировка модели популяции короткокорневищных растений с вегетативным размножением
3.3. Динамика модели популяции короткокорневищных растений и онтогенетические параметры
3.3.1. Зависимость численности и возрастных спектров от возрастного состояния вегетативного размножения
3.3.2. Зависимость численности и возрастных спектров от возрастного состояния дочерних растений
3.3.3. Роль поливариантностн онтогенеза в устойчивости популяции
3.4. Динамика модели популяции короткокорневищных растений и популяционные параметры
3.4.1. Интенсивность случайного уничтожения Рц
3.4.1.1. Случайное уничтожение одинаковой интенсивности на каждом шаге времени.
Фазовые переходы
3.4.1.2. Однократное случайное уничтожение большой интенсивности
3.4.2. Интенсивность семенного возобновления Р5
3.5. Модель двух взаимодействующих популяций короткокорневищных видов
3.6. Модель популяции длиннокорневищных растений
3.6.1. Формулировка модели
3.6.2. Возрастной спектр и случайные уничтожения растений
3.6.3. Влияние неоднородностей среды
3.7. Основные результаты анализа простейших моделей.
Аналоги с физикой
Глава 4. Индивидуальноориентированная система моделей продукционных процессов и циклов элементов в лесных экосистемах ЕПМСЮ
4.1. Задачи и общее описание системы
4.2. Модель динамики органического вещества почвы
4.2.1. Основные допущения модели
4.2.2. Оценка скоростей трансформации
органического вещества почвы
4.2.2.1. Зависимость скорости разложения опада
от содержания в нем азота и его зольности
4.2.2.2. Зависимость скорости разложения опада
от температуры и влажности почвы подстилки
4.2.2.3. Поправочные коэффициенты
4.2.3. Выходные переменные модели, которые
могут быть использованы для моделей экосистем
4.2.4. Временной шаг моделирования.
Требования к входным данным
4.3. Модель роста дерева, основанная на экологических параметрах
4.3.1. Основные предпосылки
4.3.2. Основные уравнения
4.3.3. Экологические параметры видов
4.3.3.1 Максимальная биологическая продуктивность листвыхвои
4.3.3.2. Удельное потребление азота
4.3.3.3. Перераспределение прироста и возрастной статус дерева
4.3.3.4. Доли опада различных органов дерева и их содержание азота
4.3.4. Вычисление доступного света и доступного азота как результат взаимодействий между деревьями
4.3.4.1 Редукция освещенности отдельного дерева
4.З.4.2. Перераспределение доступного азота почвы между деревьями в древостое
4.3.5. Конвертирование дендрометрических характеристик в биомассу дерева при инициализации модели
4.3.6. Распределение прироста полной биомассы дерева как адаптационная процедура
4.3.6.1. Изменение соотношения между приростами листьевхвои и тонких корней
4.3.6.2. Изменение соотношения высотадиаметр
4.3.7. Смертность
4.4. Метод МонтеКарло при анализе динамики элементов в лесной экосистеме
4.4.1. Общие замечания об ошибках и методе МонтеКарло в моделировании сложных систем
4.4.2. Влияние неопределенности входных
параметров внутри почвенного блока
4.5. Анализ чувствительности модели
4.5.1. Рост отдельного дерева
4.5.2. Динамика экосистемы в целом
4.5.3. Роль точной пространственной структуры размещения деревьев при описании конкуренции деревьев за ресурс
4.6. Новизна, источники неопределенностей и границы применимости модели
4.7. Реализация модели
Глава 5. Применение индивидуальноориентированной системы моделей динамики лесной экосистемы для различных задач 5.1. Под гото в ка модели и входных данных для моделирования
5.1.1. Подготовка модели к работе
5.1.2. Параметризация роста биомассы дерева и соотношения между его органами экологические параметры вида
5.1.2.1 Максимальная биологическая продуктивность листвыхвои
5.1.2.2. Удельное потребление азота на прирост биомассы
5.1.2.3. Перераспределение прироста и возрастной статус дерева
5.1.2.4. Доли опада различных органов дерева и их содержание азота и зольность
5.1.3. Параметризация древостоя
5.1.4. Генерация климатических данных
5.1.5. Параметризация почвенных характеристик
5.1.5.1. Пулы органических горизонтов почвы
5.1.5.2. Пулы органического вещества в минеральных горизонтах почвы
5.2 Сток углерода в почву как критерий устойчивого функционирования лесных экосистем численный эксперимент с имитационной моделью динамики органического вещества почв
5.2.1. Верификация модели динамики органического
вещества почвы по лабораторным
экспериментам
5.2.2. Сток углерода в почву как критерий
устойчивого функционирования лесных экосистем
5.2.3. Вычислительный эксперимент
5.2.4. Результаты моделирования и обсуждение
5.3. Применение системы моделей I для анализа различных сценариев лесопользования
5.4. Применение модели I для анализа динамики углерода в лесных почвах на региональном уровне на
примере Ленинградской области
5.5. Анализ причин увеличения скорости роста основных древесных видов в Европе. Проект ii
Заключение
Выводы
Список литературы


С точки зрения функционирования экосистемы, подсистема трансформации органического вещества крайне важна для лесных экосистем по трем причинам 1 трансформация органического вещества является главным макропроцессом в почве, определяя практически все остальные почвенные процессы и свойства 2 главным лимитирующим фактором, определяющим рост растений в среде существования лесных экосистем, является азот, чья кинетика тесно связана с органическим веществом почвы 3 скорость преобразования органического вещества почвы соответствует динамике древостоев, совпадая во времени в то же время скорость выветривания минеральной фазы почвы оказывается сравнительно медленной, выветренные минералы в конечном итоге также аккумулируются в органическом веществе. Количественное описание динамики органического вещества почвы крайне важно как с точки зрения экологии, так и почвоведения. Первые попытки уже были сделаны в веке Костычев, . Затем они были повторены в х годах Тюрин, . Отрицательная экспонента Йенни и др. ОВП. Наиболее широко используемой моделью в лесной экологии на настоящий момент является простая модель Олсона , . Эта модель рассматривает разложение остатков только как процесс минерализации и не включает процесс гумификации. Его модель описывает поток энергии при разложении опада, определяемого тремя основными группами почвенных микроорганизмов и формально представляемого как три компоненты гумуса с разными скоростями разложения. Модель Накане , предназначенная для описания динамики ОВП в естественных экосистемах, рассматривает минерализацию и гумификацию опада и, дополнительно, вертикальное распределение гумифицированного материала. Моделирование динамики органического вещества почв в травянистых экосистемах началось примерно в то же самое время, но модели отличаются по выделению основных процессов и областям использования. Простая модель Гильманова представляет собой результат обобщения данных по биологической продуктивности. Более детальная модель была разработана Хантом , . Она включала в себя десять когорт надземного и подземного опада, три компоненты гумусовых веществ на различной глубине почвы и восемь компонент микроорганизмовразлагателей. В тот же период состоялись удачные попытки моделирования динамики ОВП в агроэкосистсмах, в первую очередь по трансформации растительных остатков и органических удобрений в минеральной части почвы ГончарЗайкин, Журавлев, i, , i, . В настоящее время существуют различные модели ОВП динамики, отражающие различные теоретические подходы и различное практическое использование. Большинство моделей рассматривают разложение ОВП в зависимости от качества и количества опада и органических удобрений, температуры и параметров, отражающих водный режим. Некоторые модели требуют непосредственные входные данные по влажности почвы i . Таковы, например, хорошо известные модели I , , и . V , , i , , . Хорошо известная экосистемноориентированная модель I , , имитирует минерализацию ОВП как систему с одной когортой опада со специальным определением количества доступного для роста деревьев азота. Особенностью этой модели является использование актуальной эвапотранспирации как интегрального параметра, определяющего скорость минерализации ОВП. Модельный подход Огрена и Босатты ,
, основан на тщательном анализе процессов разложения лесного опада в Швеции и Северном полушарии. В нем рассматриваются тонкие детали трансформации опада и изменений в процессе разложения ОВП и используются общие соображения о взаимоотношениях между субстратом и разлагателями. Совершенно другие предположения реализованы в модели лесной плантации I , , . Это сравнительно простой подход с представлением ОВП в виде одного пула и компартмента почвенных организмов. Модель имеет четыре когорты опада и три минерального азота и рассматривает только минерализацию с детальным описанием трансформации азота аммонификация и нитрификация, но без рассмотрения процессов гумификации. Модель первоначально разрабатывалась как теоретическая, но в последнее время часто используется для имитации динамики ОВП и питания растений. Модель Гото , является расширением модели Накане, где ОВП , представлена как мертвая биомасса и гумус. В модели описана динамика двух когорт опада, гумификация мертвой биомассы, декомпозиция мертвой биомассы и гумуса и вертикальное передвижение гумуса по почвенному профилю. Эта модель является достаточно универсальной и позволяет имитацию динамики ОВП для широкой области экосистем суши.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.207, запросов: 145