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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 剪刀石頭布模型下的棲息地破壞研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡(jiǎn)介：
- 本文利用剪刀石頭布循環(huán)博弈模型在含有棲息地破壞的生境下進(jìn)行蒙特卡羅模擬，得到了隨著棲息地破壞的增加，物種滅絕概率呈現(xiàn)出先減后增的趨勢(shì)的結(jié)論。并詳細(xì)分析個(gè)因素的作用找出原因。所得出的結(jié)論為生態(tài)系統(tǒng)的棲息地破壞研究，保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)，維持物種共存提供了一定參考價(jià)值。
- 詳細(xì)介紹：
- 我們利用剪刀石頭布循環(huán)博弈模型在含有棲息地破壞的生境下進(jìn)行蒙特卡羅模擬，得到了物種滅絕概率與棲息地破壞程度以及物種移動(dòng)能力的關(guān)系。隨著棲息地破壞的增加，物種滅絕概率呈現(xiàn)出先減后增的趨勢(shì)。為了解釋這種現(xiàn)象，我們進(jìn)一步研究了引起物種滅絕的單純物種滅絕現(xiàn)象、生境隔離現(xiàn)象、物種捕食、繁殖、移動(dòng)的行動(dòng)成功率以及具有棲息地破壞的棲息地性質(zhì)，認(rèn)為物種滅絕概率首先減少是由于一定程度的棲息地破壞保護(hù)了被捕食者被過(guò)度捕食，而之后物種滅絕概率的大幅升高是最大封閉生境面積的急劇減小所致。這些結(jié)論為生態(tài)系統(tǒng)的棲息地破壞研究提供了一定的理論基礎(chǔ)，并為保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)，維持物種共存，建設(shè)人工生態(tài)系統(tǒng)提供了一定的指導(dǎo)性意見(jiàn)。
作品專業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 生物多樣性是影響物種進(jìn)化的重要因素，而物種共存是維持生物多樣性的關(guān)鍵。為了搞清棲息地破壞對(duì)生物多樣性帶來(lái)的影響以及棲息地破壞引起物種滅絕的根本原因，我們?cè)谖锓N循環(huán)博弈的“剪刀石頭布”模型基礎(chǔ)之上加入了棲息地破壞，研究物種滅絕概率與棲息地破壞程度以及物種移動(dòng)能力的關(guān)系，并通過(guò)研究單純物種滅絕現(xiàn)象、生境隔離現(xiàn)象、物種捕食、繁殖、移動(dòng)的行動(dòng)成功率等來(lái)對(duì)物種的滅絕現(xiàn)象進(jìn)行解釋。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 我們利用物種循環(huán)博弈的“剪刀石頭布”模型來(lái)模擬自然界中的物種之間的相互關(guān)系，在棲息地中加入“隔板”代表?xiàng)⒌氐钠茐牟⒁源藖?lái)阻斷物種之間的相互作用?；谠撃Ｐ?，我們可以通過(guò)模擬得出物種的捕食、繁殖、移動(dòng)等行為受到棲息地破壞的影響，通過(guò)統(tǒng)計(jì)的方法得出不同程度的破壞對(duì)棲息地的性質(zhì)造成的影響，物種多樣性受到棲息地破壞的方式、程度及原因
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 為生態(tài)系統(tǒng)的棲息地破壞研究提供了理論基礎(chǔ)，解釋了物種在不同程度棲息地破壞下滅絕的原因，并為保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)，維持物種共存，建設(shè)人工生態(tài)系統(tǒng)提供了一定的指導(dǎo)性意見(jiàn)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本文利用剪刀石頭布循環(huán)博弈模型在含有棲息地破壞的生境下進(jìn)行蒙特卡羅模擬，得到了物種滅絕概率與棲息地破壞程度以及物種移動(dòng)能力的關(guān)系。隨著棲息地破壞的增加，物種滅絕概率呈現(xiàn)出先減后增的趨勢(shì)。為了解釋這種現(xiàn)象，我們進(jìn)一步研究了引起物種滅絕的單純物種滅絕現(xiàn)象、生境隔離現(xiàn)象、物種捕食、繁殖、移動(dòng)的行動(dòng)成功率以及具有棲息地破壞的棲息地性質(zhì)，認(rèn)為物種滅絕概率首先減少是由于一定程度的棲息地破壞保護(hù)了被捕食者被過(guò)度捕食，而之后物種滅絕概率的大幅升高是最大封閉生境面積的急劇減小所致。這些結(jié)論為生態(tài)系統(tǒng)的棲息地破壞研究提供了一定的理論基礎(chǔ)，具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義。
獲獎(jiǎng)情況
- 大連理工大學(xué)第八屆“攀登杯”科技作品大賽一等獎(jiǎng)
鑒定結(jié)果
- 準(zhǔn)確
參考文獻(xiàn)
- 1.Wang, W.-X., et al.Physical Review E, 2011. 83(1): p. 011917. 2.Pacala, D.T.a.S., University of Chicago Press, Chicago, 1993. pp. 13–25. 3.Yang, R., et al. Chaos, 2010. 20(2).
同類課題研究水平概述
- 一、剪刀石頭布模型背景 剪刀石頭布，即剪刀剪碎布、布包住石頭、石頭破壞剪刀的這種循環(huán)作用可以在自然界觀察到，如生活在美國(guó)加利福尼亞的喉部呈黃、橙、藍(lán)的雄性側(cè)邊斑點(diǎn)蜥。這三種雄性側(cè)邊斑點(diǎn)蜥蜴競(jìng)爭(zhēng)磁性配偶的策略相互循環(huán)制約，形成了剪刀石頭布博弈。另外，一些微生物的三個(gè)亞種之間存在著循環(huán)制約競(jìng)爭(zhēng)資源的現(xiàn)象。 二、剪刀石頭布模型研究 將剪刀石頭布模型應(yīng)用于二維方格陣模型中發(fā)現(xiàn)：物種的移動(dòng)是生態(tài)系統(tǒng)的一項(xiàng)重要特征，從生物的遷徙到細(xì)菌的轉(zhuǎn)移都是使生態(tài)系統(tǒng)維持正常運(yùn)作的關(guān)鍵。Reichenbach在剪刀石頭布的模型中引入了移動(dòng)能力這一定義，觀測(cè)到物種空間分布呈現(xiàn)螺旋波的形狀，而正是由于這種螺旋波的形狀對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定起著重要的作用。Wen-Xu Wang等人則是在剪刀石頭布模型下研究了傳染病對(duì)物種共存的影響，發(fā)現(xiàn)種內(nèi)感染可以強(qiáng)烈的促進(jìn)物種共存而種間感染則不行。 三、棲息地破壞研究介紹 由于棲息地破壞對(duì)生物多樣性有著至關(guān)重要的影響，已經(jīng)有了一系列的理論和實(shí)踐方法對(duì)生物存活和特征的影響做了研究。實(shí)驗(yàn)方面，Kareiva在這個(gè)系統(tǒng)下的實(shí)驗(yàn)一直是一個(gè)經(jīng)典。而考慮到自然界中生物間的主要關(guān)系是捕食關(guān)系，絕大多數(shù)研究棲息地破壞的文章是在捕食被捕食模型下實(shí)現(xiàn)的。從經(jīng)典的Lotka和 Volterra于20世紀(jì)20年代提出的兩物種的捕食被捕食模型開(kāi)始，一大批文章就棲息地破壞對(duì)物種的影響進(jìn)行研究，如Nariyuki Nakagiri, Kei-ichi Tainaka 就曾用相鄰兩格子間的隔板代表?xiàng)⒌仄茐膩?lái)模擬現(xiàn)實(shí)世界中的棲息地破壞。這類基于捕食被捕食模型的研究通常有三種狀態(tài)：空地、僅存在被捕食者、僅存在捕食者。通過(guò)分析這三種狀態(tài)間的數(shù)量關(guān)系和變化趨勢(shì)來(lái)理解棲息地破壞產(chǎn)生的影響。 四、本文的研究 本文是將棲息地破壞的規(guī)則同循環(huán)博弈的物種交流機(jī)制相結(jié)合，即在剪刀石頭布模型的規(guī)則下探討棲息地破壞。據(jù)我們了解，之前還沒(méi)有人在這一方面上有過(guò)研究。我們利用二維的的方格陣進(jìn)行分析，以期了解棲息地破壞對(duì)物種共存所帶來(lái)的影響。
