利用偶对近似和矩方法对空间性生态学中性比率和有性生殖维持的研究

摘要

空间生态学和性生态学都是当前理论生态学和数学生态学研究的重要领域。性生态学和空间生态的结合乃是当今研究的前沿和热点。因为大多研究空间生态学忽略了有性生殖，而有性生殖的研究又没考虑空间因素。偶对近似和矩方法是近几年发展起来了的先进空间分析方法。它们是通过空间相关性来反映种群空间分布的两种近似随机空间模型。其优点是可以系统地进行数学分析处理，克服了空间模拟耗时和随机性带来的缺陷。 本论文选题正是利用偶对近似和矩方法来研究具有空间结构的有性生殖种群中两个重要的具体问题：性比率和有性生殖的维持。文章主体将分为五部分：第一章介绍了空间生态学和性生态学的概念、理论、模型和应用；第二、三章介绍了偶对近似和矩模型的构造方法；第四章利用偶对近似研究了空间局部作用和生境退化对有性生殖种群和性比率的影响；最后建立了有性生殖和无性生殖种群的空间矩方程，给出了有性种群维持和续存的空间生态条件。 研究结果表明： (1)对于均匀混合的有性种群有平凡稳定点。这是由于有性生殖导致的Allee效应使得当种群数量很小时增长率降低而导致灭绝； (2)由于空间空斑块的存在使得对于简单的单双倍性别决定机制有性种群在均匀场条件下的性比率偏雄，而空间的局部相互作用使其偏雄性降低乃至偏雌； (3)有性种群数量在空间相互作用范围适中时达到最大。这说明了适中的空间作用范围有种群水平上的进化意义； (4)生境的退化加大了性比率的偏雄性； (5)由于空间分布的聚集，利用偶对近似模型的条件概率提出了局部性比率概念。真正对种群动态起作用的是局部性比率，发现种群的全局性比率和局部性比率的偏向性并不一致。并且雌性周围的局部性比率大于雄性周围的局部性比率，这可能是种群力求交配机会最大化以使种群最大的适应机制； (6)有性生殖方式和无性生殖方式在非空间的情况下能够共存，这依赖于无性种群对有性种群有较小的作用系数； (7)无性种群的空间聚集能够导致有性和无性种群共存，因为空间聚集能够加剧无性种群的内部竞争； (8)由于假设无性个体与有性个体生殖率的两倍关系，在导致无性种群空间聚集的条件上要求比较严格，适当的增长容纳量和适当的相互作用系数； (9)无性种群的空间局部作用范围对有性种群的维持和续存有很大促进作用。当局部作用范围较小时能够弥补在非空间条件下有性种群被替代的不利； (10)有性种群的扩散能力是补偿其性的双重代价的一个空间机制。综上，本文一方面扩展了偶对近似和矩方法的应用范围，建立了不同背景下的具体模型。另一面实际地研究了性比率和有性生殖维持的生态机制，从机理和方法上发展和丰富了空间性生态学的理论。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章空间性生态学及模型

1.1空间性生态学

1.2空间数学模型

第二章偶对近似

2.1偶对近似

2.1.1偶对事件和偶对动态

2.1.2偶对近似

2.2改进的偶对近似

2.3空间结构下的入侵和续存条件

第三章矩方法

3.1矩动态

3.1.1空间模式动态

3.1.2空间矩

3.1.3矩动态

3.2矩近似

第四章利用偶对近似研究生境变化对具有空间结构有性种群动态、性比及空间分布的影响

4.1引言

4.2模型

4.2.1均匀场假设

4.2.2偶对近似

4.3分析和结果

4.4讨论

第五章利用矩方法研究在空间结构下种群中无性和有性繁殖方式子种群的共存

5.1引言

5.2模型

5.3有性种群存在条件

5.4讨论

第六章主要研究结果及展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢