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1. Dengue transmission in mainland China under climate change and human mobility

[学位论文] TARTEEL ABD ALGADER GREB ALLA OMER 扬州大学 2023年博士导师: 张来共146页

摘要 : 病媒传播疾病特别是由蚊子传播的疾病，在全球范围内导致了不少死亡事件，引起了人们对蚊媒传染病的日益关注。登革热是由埃及伊蚊和白纹伊蚊引起且传播速度比较快的一种蚊媒疾病，目前世界上大约一半以上的人口面临被登革热感染的风险。在缺乏有效的... 展开病媒传播疾病特别是由蚊子传播的疾病，在全球范围内导致了不少死亡事件，引起了人们对蚊媒传染病的日益关注。登革热是由埃及伊蚊和白纹伊蚊引起且传播速度比较快的一种蚊媒疾病，目前世界上大约一半以上的人口面临被登革热感染的风险。在缺乏有效的预防登革热疫苗的情况下，公共卫生防疫仍然是降低发病率和死亡率的关键路径之一。因此，了解和掌握环境变化如何影响病媒的数量以及病毒的传播方式和途径是控制疾病发展的一个重要工具。本文根据不同的研究问题构建了3种数学模型，基于过程的数学模型(process-basedmodel),生物气候模型(phenologymodel)和多仓室模型(multi-patchmodel),并以此研究在中国大陆当前以及未来气候环境下登革热的传播模式。模型重点考虑了影响蚊子生长以及病毒传播的三个重要环境因素，即气候因素(温度和降水)、人口数量和分布，以及人口流动性。针对未来气候变化，本文使用了两种未来气候情景模式(代表性浓度路径(RCP)和耦合的共享社会经济路径和代表性浓度路径(SSP-RCPs)),以及人口情景(共享社会经济路径(SSP))。所有模型都以中国大陆的真实病例数据进行了验证。研究取得的主要结果如下: (1)根据模型预测，受埃及伊蚊影响的登革热风险区域将显著扩大，2050年和2070年风险区域将分别增加到陆地面积的21.46％和24.75％,新增风险区域主要位于大陆东部和中部。同时受影响的人口在2050年之前将会大幅增长，但随之稳步下降。然而，未来不同的气候变暖情景和人口增长情景对预测的结果有显著性差异，其中RCP2.6*SSP4最不利于登革热的扩散，在此情景组合下，2070年的登革热风险区域约占中国大陆土地面积的14.11％,有113个城市处于风险之中，与2019年相比略低。（2）气候和人口对埃及伊蚊传播的影响之间存在着明显的制约作用，如果不考虑人口对蚊子生活史的影响，可能会高估（低估）人口稀少（密集）地区的登革热风险。虽然气候和人口都是影响登革热传播的关键因素，但未来中国大陆人口增长率的降低可能会有效抵消气候变暖的影响，从而减缓登革热的扩散。（3）气候变暖促进了白纹伊蚊和登革热的地理扩张，到2080年蚊虫增量分别约为3-15％和4-10％。此外，到2080年，登革热传播的季节也将会延长1-2个月，且强度也大约会增加4倍。（4）模型还揭示了登革热在中国大陆扩散模式与白纹伊蚊的空间分布模式之间的弱相关性。因此用蚊子的空间扩展趋势来预测登革热的传播趋势，可能会带来传播方向的强烈偏差或高估登革热的地域分布。（5）虽然适宜的气候条件是登革热大范围传播的主要推动力，但人类流动也是促进登革热传播的重要因素。研究发现在不考虑人口流动的情境下，在中国大陆大约有31个城市被预测为存在登革热传播的风险，然而在考虑人口流动的情境下，这31个城市中的大部分（22个）城市将暴发登革热，且该结果与2019年的观察数据相当一致。（6）最后研究发现海外输入病例可以作为登革热暴发的有效指标。如果不考虑海外输入病例的时间线，大约2485个病例（与2019年观察到的登革热病例相比）将被预测是安全的，从而低估了登革热传播的风险。本文的研究结果不仅提供了关于环境因素下登革热当前和未来模式的有用信息，而且还强调了利用这些环境因素来改善疾病暴发预测的潜在力量。进而更有效地支持登革热预防、监测和准备计划。它还有助于设计控制策略，以防止世界范围内由伊蚊定居的地区暴发虫媒病毒。收起

关键词 : 登革热伊蚊气候变化人口流动中国大陆

2. 具尺度结构水生态系统的稳定性研究

[学位论文] 徐诺扬州大学 2022年硕士导师: 张来共108页

摘要 : 粒径谱模型是近年来新兴的一类基于个体体长或质量特征来描述种群动态的模型，它既可以通过个体特征来定义物种，刻画水生态系统中从多细胞浮游生物到鱼类的动态变化，也可以从个体层面上刻画生物的生长发育过程。本文拟在传统粒径谱模型的基础上，考... 展开粒径谱模型是近年来新兴的一类基于个体体长或质量特征来描述种群动态的模型，它既可以通过个体特征来定义物种，刻画水生态系统中从多细胞浮游生物到鱼类的动态变化，也可以从个体层面上刻画生物的生长发育过程。本文拟在传统粒径谱模型的基础上，考虑鱼类的空间行为，探寻在全球变化背景下，水生态系统的种群动态和稳态变化。具体研究内容如下: 第1章首先介绍了水生态系统的研究背景，包括海洋生态系统中斑图的形成机制、人类行为对水生态系统产生的影响以及湖泊生态系统中各物种与环境间的相互作用等;之后介绍了对应的研究方法，包括Lotka-Volterra模型、粒径谱模型等;最后阐述了本文研究的主要内容。第2章以海洋生态系统为研究对象，探究影响其稳定性的空间驱动因素。本章在生态系统层面上构建了一类综合考虑海洋生物生长、代谢、繁殖、死亡以及扩散和适应度趋化性行为的粒径谱模型，分别研究了局部和非局部系统，旨在探索海洋群落空间分布异质性产生的内在机制，并根据傅里叶分析和稳定性分析等方法，探索了模型的平衡解。结果表明，扩散对系统起到了稳定的作用，而适应度趋化性起到了不稳定的作用，二者存在着强烈的不对称性，且前者更具有优势。这些发现表明，在生物体大小高度多样化的生态系统中，适应度趋化性行为可能是诱导空间异质性产生的一种潜在机制，即使在空间均匀的初始环境中，也能推动空间异质性的出现。第3章关注浅湖泊生态系统，综合考虑光照和营养物质在水体上下分布的非对称性，建立了包括藻类、食草动物和具生长发育过程的鱼类在内的湖泊生态系统模型，旨在考虑鱼类生长过程的前提下，探究人类行为造成的湖泊环境变化将如何影响湖泊生态系统的稳态、种群结构和系统功能。结果支持了前人有关级联效应的阐述，并进一步提供了有关上行效应如何调控物种共存的重要理解;指出鱼类的生长发育会扰动生态系统的稳定性，并造成总生物量的减少:营养盐浓度和光照的增加会导致鱼类最大体长增加和平均体长减少;系统初级生产力与营养盐浓度之间呈拱形关系，且底栖藻类对整个湖泊的初级生产力具有重要贡献。本章强调了鱼类生长发育过程在调节浅水湖泊动态中的突出作用，警示研究人员需要综合考虑空间不对称性和鱼类生活史，以全面了解浅湖泊对人类导致的环境变化的应对机制。第4章着眼人类活动对水生态系统的影响，依据经验数据，定义了人类对鱼类行为影响程度的评价指标，综合考虑拟鲤的生长发育过程，建立了包含浮游动物、拟鲤和河鲈在内的三种群粒径谱模型，探究人类活动对鱼类个体行为的影响将如何波及至种群和生态系统层面。结果表明，化学物质、微塑料、声音污染和渔业养殖等人类活动会通过改变鱼类的觅食行为而引起生态系统稳态和结构的变化，例如导致稳态转变、鱼类个体大小分布的倾斜、生物量的减少以及繁殖率的降低等，且被捕食者的觅食行为受到影响可能会进一步导致捕食者的灭绝。因此人类活动对鱼类行为的影响可能是造成水生态系统结构变化的潜在机制。最后详细总结了本文研究的成果，并对未来的研究提出一些思考和展望。收起

关键词 : 海洋生态系统浅湖泊生态系统粒径谱稳定性人类行为浮游生物

3. 竹节参内生细菌多样性与鲨烯环氧酶基因(SE)克隆及生物信息学分析

[学位论文] 梁娥贵州师范大学 2020年硕士导师: 张来共88页

摘要 : 竹节参(Panax japonicus C.A.Meyer)为中国传统的民间珍稀中药材，被称为“草药之王”，隶属于五加科人参属多年生草本药用植物，在中国、朝鲜和日本均有较广的分布，中国西南部地区为竹节参生物多样性分布中心(Zhang et al.,2014)。竹节参富含主要药... 展开竹节参(Panax japonicus C.A.Meyer)为中国传统的民间珍稀中药材，被称为“草药之王”，隶属于五加科人参属多年生草本药用植物，在中国、朝鲜和日本均有较广的分布，中国西南部地区为竹节参生物多样性分布中心(Zhang et al.,2014)。竹节参富含主要药用活性物质三萜皂苷，具有生津止血、活血化瘀、滋补强壮等多种临床药理活性。其根状茎部分皂苷含量占竹节参整株总皂苷含量的15%，是人参的2~7倍，西洋参的3倍(Rai et al.,2016)。由于其药理药用价值高而被人们大肆采挖消耗而导致濒危，且野生竹节参生长周期长，无法满足人类对其药用的需求。近年来，在竹节参种质资源、药用化学成分及药理活性等方面的研究甚多，但关于其内生细菌多样性群落结构和鲨烯环氧酶基因的克隆未见报道。因此，以竹节参为试验材料，研究竹节参内生细菌多样性及其群落结构组成状况；同时克隆竹节参SE候选基因并对其序列进行生物信息学分析。本论文主要由两部分组成，通过研究取得以下研究成果： 1、以竹节参根、茎、叶、未成熟果实和根状茎为材料，分别提取5个部位总基因组DNA作为模板，以16S rDNA高变区V3-V4扩增竹节参基因组DNA。测序后获得有效序列数(Effective Tags)1401699条，有效序列reads平均长度为405bp。25个样本共获得567个OTUs，包括63个OUT，被注释到8个门，分别为变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）、异常球菌-栖热菌门（Deinococcus-Thermus）、绿弯菌门（Chloroflexi）、疣微菌门（Verrucomicrobia）和梭杆菌门（Fusobacteria），其中变形菌门、拟杆菌门和厚壁菌门为主要优势菌群。 2、竹节参5个部位内生细菌群落结构存在差异，果实内内生细菌的群落结构组成与其余部位存在显著差异，优势菌属丰度最大；根状茎内优势菌主要集中在变形菌门，与其余部位菌群结构组成差异显著，优势菌属的丰度最小；而根、茎和叶3个部位的优势菌属组成较为相似，主要集中在变形菌门和拟杆菌门。不同菌群在竹节参不同部位中的分布具有一定差异，变形菌门主要分布在根、茎、叶和根状茎中；厚壁菌门主要分布在茎和果实中；拟杆菌门主要分布在果实和根状茎中；异常球菌-栖热菌门主要分布在茎、叶和根状茎中，果实内并未发现；放线菌门主要分布在根状茎中，叶和果实内未发现；绿弯菌门和梭杆菌门分别只在根状茎和茎中分布。其微生物多样性和丰富度大小表现为果实＞茎＞根＞块状茎＞叶。 3、通过NCBI查找三七SE基因序列全长扩增特异性引物，克隆得到竹节参SE候选基因全长为1632bp，命名为PjSE。PjSE包含6bp5'-UTR，6bp3'-URT和1620bp ORF，编码539个氨基酸，含起始密码ATG和终止密码TAA。蛋白质分子质量为59380.81kD，等电点为8.72，分子式为C2679H4232N718O759S23，原子个数(Total number of atoms)为8411。PjSE总平均亲水性为0.040，氨基酸残基中A50(E)的亲水性最强(MIN:-3.556)，A39(F)的疏水性最强(MAX:3.0)，总疏水氨基酸的数量多于亲水氨基酸的数量。PjSE蛋白质不稳定系数为42.63，脂肪指数为97.16。 4、PjSE候选基因的氨基酸序列与人参属植物人参、三七、越南人参的序列相似性较高，同源性依次为99%、98%和98%。PjSE基因存在保守结构域FAD结合位点，含4个跨膜结构域，7个motif结构位点。二级结构以无规卷曲(Random coli)和α-螺旋(Alpha helix)为主要结构元件，延伸链(Extended strand)和β-转角(Beta turn)分散于整个蛋白质中，百依次占比为40.82%、37.48%、15.77%和5.94%。收起

关键词 : 竹节参内生细菌群落多样性鲨烯环氧酶基因克隆生物信息学

4. 竹节参响应胁迫转录组基因挖掘与皂苷积累相关性研究

[学位论文] 李静贵州师范大学 2023年硕士导师: 张来共76页

摘要 : 竹节参（PanaxjaponicusC.A.Meyer.）是多年生五加科人参属草本植物，其地下根状茎为主要药用部位，兼有人参滋补、三七活血两种功效，因此被称为“草药之王”。长期以来，中国民间常会将其晒干后煲汤，既可为食材，又能起到强身健体作用，但主要还是... 展开竹节参（PanaxjaponicusC.A.Meyer.）是多年生五加科人参属草本植物，其地下根状茎为主要药用部位，兼有人参滋补、三七活血两种功效，因此被称为“草药之王”。长期以来，中国民间常会将其晒干后煲汤，既可为食材，又能起到强身健体作用，但主要还是在药理上运用较广，常作为治疗跌打损伤、大病初愈后辅助养伤的药材。竹节参药用成分主要为齐墩果烷型五环三萜皂苷类化合物，呈白色晶体，具有镇痛、抑制肿瘤以及增强免疫力、抗衰老、提精和增强记忆力等功效。由于野生竹节参药用价值颇高而被人们大肆采挖导致濒危，竹节参对生长环境要求十分苛刻且生长周期长，是典型喜肥的阴生植物，湿度要求高、生态幅狭窄、扩散能力弱，极端气候随时导致该物种灭绝，现已经成为国家珍稀濒危“七类中草药”之一。本研究以栽培竹节参为对象进行模拟自然干旱、150mmol/L和300mmol/L盐胁迫处理，提取总RNA进行转录组测序，对其响应干旱和盐胁迫的转录组进行分析，提取竹节参植株叶、茎和根状茎中总皂苷并进行含量测定；探究胁迫后总皂苷含量与基因表达之间的相关性，尝试找到能引起胁迫后调控皂苷含量的关键基因。主要研究结果如下： 1、对干旱和盐胁迫下竹节参叶、茎、根状茎进行转录组测序，过滤后共获得233.02Gbcleandata，经Trinity组装后共得到221804条Unigenes，将Unigenes比对到Nr、Uniprot、GO，COG和KEGG等数据库中分别有66488个、35943个、35475个、13257个和10839个，其中比对到KEGG中的Unigenes被定位到91条通路上。进行差异表达基因筛选分析，发现对照组与干旱处理组叶、茎和根状茎获得差异表达基因为102个、63个和124个，其中上调基因数为44个、23个和33个，下调基因数为58个、36个和86个；对照组与150mmol/LNaCl胁迫处理结果显示，叶、茎和根状茎分别获得差异基因数为769个、568个和480个，其中上调基因数245个、161个和149个，下调基因数524个、407个和331个；300mmol/LNaCl胁迫下叶、茎、根状茎中分别获得557个、616个和667个差异表达基因，其中上调基因数207个、175个和165个，下调基因数350个、429个和502个。竹节参在干旱胁迫下DEGs数量表现为根状茎＞叶＞茎，低浓度盐胁迫下获得的DEGs数量表现为叶＞茎＞根状茎，而高浓度盐胁迫下DEGs数量为叶lt;茎lt;根状茎。 2、干旱和盐胁迫下，竹节参总皂苷含量整体表现为根状茎gt;叶gt;茎，在干旱和150mmol/LNaCl胁迫下，竹节参叶皂苷含量（2.87%、2.23%）和根状茎中总皂苷含量（8.83%、5.67%）相较于对照组叶和根状茎（1.97%、5.67%）均有所提高，说明干旱和低浓度盐胁迫能使竹节参皂苷得到积累，但干旱胁迫增加更明显。相反高浓度盐胁迫下竹节参总皂苷含量均低于对照组。 3、本次转录组测序共筛选出与三萜皂苷合成相关代谢途径有两条通路，萜类骨架生物合成途径（Ko00900）和倍半萜与三萜代谢途径（Ko009090），对照组与干旱组比较发现，只在根状茎中注释到3个与皂苷合成相关的差异表达基因，分别为Unigene187613、Unigene101529和Unigene18274。对照组与低浓度盐处理组比较发现，在叶、茎和根状茎都有释到皂苷合成相关的差异表达基因，其中叶有Unigene40257和Unigene205562；茎有Unigene205562和Unigene20949；根状茎有Unigene187613、Unigene205562和Unigene42591。对照组与高浓度盐处理组比较发现，在根状茎中注释到7个与皂苷合成相关的差异表达基因，分别为Unigene205562、Unigene187613、Unigene191116、Unigene22448、Unigene42591、Unigene101529和Unigene57857。最后结合皂苷含量与这些基因表达进行相关性分析，获得1个能引起干旱和盐胁迫条件下根状茎皂苷含量积累的正向调控关键基因Unigene187613（β-香树脂合成酶基因家族，β-AS）；获得2个在低浓度盐胁迫下对皂苷含量积累有正向调控作用的基因Unigene42591（异戊二烯合酶基因家族，isps）以及Unigene40257（SE）。获得1个胁迫下对皂苷有负向调控作用的基因，即Unigene101529（1-脱氧-D-乙基果糖-5-磷酸合酶基因家族，DXS）。值得关注的是Unigene205562（SE）在盐胁迫条件下都有表达，在竹节参响应盐胁迫中也起重要调控作用。收起

关键词 : 竹节参干旱胁迫盐胁迫转录组皂苷含量

5. 诱导子对绞股蓝毛状根生长及总皂苷含量的影响

[学位论文] 齐敏杰贵州师范大学 2021年硕士导师: 张来共75页

摘要 : 绞股蓝(Gynostemmapentaphyllum(Thunb.)Makino)为葫芦科（Cucurbitaceae）绞股蓝属（Gynostemma）多年生的草质藤本植物，整株植物都可以入药，具有广泛的药理作用；具有增强免疫、延缓衰老、提高精神力、降血脂血糖和调节神经系统的功效，被称为“南... 展开绞股蓝(Gynostemmapentaphyllum(Thunb.)Makino)为葫芦科（Cucurbitaceae）绞股蓝属（Gynostemma）多年生的草质藤本植物，整株植物都可以入药，具有广泛的药理作用；具有增强免疫、延缓衰老、提高精神力、降血脂血糖和调节神经系统的功效，被称为“南方人参”。因此，市场需求量较大，但是随着医药和保健产品日益剧增，自然病虫害控制不利等方面的原因，导致绞股蓝药用成分的供不应求。而在药用植物研究领域中，利用诱导子调控药用植物毛状根次生代谢产物合成已成为一个新的研究热点。关于绞股蓝化学成分、药理作用和种质资源方面的研究居多，但关于诱导子对绞股蓝毛状根生长和总皂苷含量积累影响的研究尚未见报道。本文利用发根农杆菌C58C1浸染绞股蓝无菌苗叶片诱导毛状根的产生，并在1/2MS液体培养基扩大培养，并进一步研究诱导子茉莉酸甲酯(MJ)、水杨酸(SA)和酵母提取物(YE)对绞股蓝毛状根生长和总皂苷含量积累影响。为绞股蓝毛状根扩大化生产、提高总皂苷含量以及绞股蓝种质创新奠定基础。主要研究结果如下： 1.共培养结束后，将叶片转入除菌培养基继续暗培养，2周左右时，毛状根陆续长出；转入1/2MS液体培养扩大培养，通过对绞股蓝毛状根生长曲线的绘制，大致确定诱导子添加时间为第10d和收获时间为25d，减小误差。 2.绞股蓝毛状根在1/2MS液体培养基中黑暗振荡培养；通过研究不同浓度的MJ(0、50、100、150、200μmol/L)、SA(0、50、100、150、200μmol/L)、YE(0、50、100、150、200mg/L)结合不同加入时间和不同培养时间对绞股蓝毛状根生长和总皂苷含量积累影响，最后确定MJ最佳添加浓度为50μmol/L、最佳添加时间为第10d、最佳作用时间为7d，毛状根生长量是对照组的2.05倍，总皂苷含量为20.82%，是对照组的1.58倍；SA最佳添加浓度为100μmol/L、最佳添加时间为第10d、最佳作用时间为7d，毛状根生长量是对照组的2.11倍，总皂苷含量为19.01%，是对照组的1.45倍；YE最佳添加浓度为150mg/L、最佳添加时间为第14d、最佳作用时间为7d，毛状根生长量是对照组的3.08倍，总皂苷含量为17.49%，是对照组的1.34倍。 3.正交实验结果表明：对绞股蓝毛状根作用效果最佳的组合为40μmol/LMJ、100μmol/LSA和150mg/LYE，毛状根生长量和总皂苷含量分别为对照的2.73和1.47倍。该诱导子组合的对毛状根生长量的作用效果比单独添加MJ和SA强，比单独添加YE弱；而其对总皂苷含量的积累效果强于单独添加SA和YE，弱于单独添加MJ。极差分析和方差分析结果一致：3种诱导子对绞股蓝毛状根总皂苷含量积累影响大小为：MJgt;SAgt;YE。收起

关键词 : 绞股蓝皂苷诱导子生长量总皂苷含量

6. 基于数学模型的广食性与食物网稳健性研究

[学位论文] 薛圣佳扬州大学 2023年硕士导师: 张来共69页

摘要 : 随着人类活动对生态系统的影响日益加剧，生物多样性下降，且专性种减少的速度比普性种更快。虽然实验和理论研究都表明食物网中专性种和普性种的灭绝会对食物网稳健性产生深远的影响，但是，由于不同的广食性的定义方式在界定一个物种是专性种还是普... 展开随着人类活动对生态系统的影响日益加剧，生物多样性下降，且专性种减少的速度比普性种更快。虽然实验和理论研究都表明食物网中专性种和普性种的灭绝会对食物网稳健性产生深远的影响，但是，由于不同的广食性的定义方式在界定一个物种是专性种还是普性种方面结论不一致，阻碍了人们对专性种/普性种灭绝对食物网稳健性影响的认识。本研究整理汇总了在物种和网络层面上五种关于广食性衡量方式:基于连边的广食性、有效广食性、相互作用强度加权的广食性、碳通量加权的广食性以及生物量加权的广食性。其次，本文采用了基于类群的食物网模型，结合经验数据探究广食性与食物网结构的关系。最后，根据基本生态位以及实际生态位，对食物网中消费者物种的广食性的进行排序，模拟依次移除具有最大广食性或最小广食性的物种，进一步探究物种灭绝对食物网稳健性的影响。研究结果表明:（1）在网络层面上，食物网的平均广食性随着物种丰富度增加而增加，但增长速率因广食性衡量方式的不同而有所差异。随着物种丰富度的增加，普性种和专性种的相对数量变化较小。这表明虽然专性种灭绝导致群落短暂的倾向于普性种，但群落最终回归到一个相对专性化的状态，即相比于普性种，专性种在物种丰富度中的占比更高。（2）研究结果揭示了食物网平均广食性的增加是由于物种层面上广食性异质性增加，而不是普性种数量增加导致的;（3）通过数值模拟进行物种移除实验显示，无论是在基本生态位还是实际生态位排序下，基于生物量加权广食性移除普性种（专性种）对食物网稳健性的影响最大（小）,这表明具有较大生物量且拥有较多资源物种的物种应受到关注和保护。此外，与基本生态位相比，根据实际生态位进行普性种移除时，对食物网稳健性的损害更大，这表明实际生态位是确定物种保护优先级更有效的衡量指标。因此，本文工作表明，五种衡量方式下的广食性与物种丰富度的正相关关系具有一致性，并且综合使用五种广食性指标能够更全面洞察食物网动力学中潜在的特性。本文建议在保护生态系统时，更应该关注物种在当前食物网中的实际生态位，而不是基本生态位。这为制定合理的生态系统管理与保护措施，特别是为确定物种保护优先级提供重要理论依据。收起

关键词 : 食物网稳健性广食性指标生物量加权数学模型物种丰富度

7. 气候变暖对食物网生态系统动力学行为的影响研究

[学位论文] 沈操扬州大学 2023年硕士导师: 张来共62页

摘要 : 自21世纪以来，随着全球气温持续上升，气候变暖对生态系统的影响已成为当今世界关注的焦点问题。食物网模型由于能够较好地刻画物种之间的相互作用关系，而常常用来研究生态系统动力学的演化行为。本文在基于性状的食物网模型的基础上，考虑温度因素... 展开自21世纪以来，随着全球气温持续上升，气候变暖对生态系统的影响已成为当今世界关注的焦点问题。食物网模型由于能够较好地刻画物种之间的相互作用关系，而常常用来研究生态系统动力学的演化行为。本文在基于性状的食物网模型的基础上，考虑温度因素，探讨气候变暖对食物网动力学的影响。这里的性状刻画了物种的三个维度即个体大小、栖息地特征以及最佳生理温度，性状不同，物种也不同。本文的具体研究内容如下: 第1章概述了全球气候变暖的现状及未来趋势，然后基于当前已有的研究结果，分别从个体、种群和群落三个生态层面阐述了气候变暖对生态系统动力学的主要影响,进而给出了本文的研究内容和技术路线。第2章详细阐述了基于性状的食物网模型的构建理论，刻画了温度对物种生理功能的影响，并对模型做了无量纲变换。此外，本章细致描述了生态系统的数值重建过程，并且基于已经获得的全球气候变暖数据，量化了三种气候变暖模式包括均匀上升、正态分布式上升和波动式上升。第3章从四个生态系统功能指标上，研究了气候变暖对封闭生态系统短期（升温速度快）和长期（升温速度慢）影响。数值结果表明:生态系统功能如物种丰富度、初级生产力和最大营养级在气候变暖长短期影响下均呈现下降趋势，且在长期气候变暖情况下，这些指标的减小幅度相较于短期更为显著。另外，生态系统中物种的平均最佳生理温度在多次模拟中始终从10℃上升至约12℃,表明长期和短期气候变暖情境下，温度性状较大的物种竞争力较强。第4章考虑气候变暖对开放的生态系统的长短期影响。不同于封闭生态系统，开放生态系统允许外来物种入侵。本章首先结合物种入侵数据，分析了全球生物入侵的现状，根据物种所处的营养层级设计了三种物种入侵的方式:高营养级物种入侵、低营养级物种入侵和随机入侵。在第3章的基础上，本章模拟了不同温度上升方式与物种入侵方式耦合下生态系统指标的变化情况。研究结果表明，物种入侵模式的差异对生态系统结构和功能的变化至关重要。当物种随机入侵时，生态系统各项功能在气候变暖情况下会增强，仅有初级生产力略有下降。然而，在另外两种入侵方式下，生态系统功能会受到气候变暖的负面影响。这表明，较大或者较小物种的入侵会加剧气候变暖的负面效应。此外，与封闭生态系统结论一致的是，气候变暖的长期影响导致开放生态系统中物种丰富度增长，最大营养级减小。最后一章对本研究成果进行了总结，并对未来的研究提出了一些思考和展望。本研究旨在为理解气候变暖对生态系统的影响提供更多的科学依据，进一步揭示全球生态系统在气候变暖背景下的演变规律，并为制定有效的生态保护措施提供参考。收起

关键词 : 气候变暖食物网生态系统物种入侵动力学行为

8. 种内扩散差异对鱼类种群斑图动力学的影响研究

[学位论文] 吴思佳扬州大学 2021年硕士导师: 张来共56页

摘要 : 斑图是时间上或者空间上某种有规律的非均匀宏观结构，是自然界中普遍存在的现象，如动物种群在空间上的不均匀分布。已有的研究表明物种之间的扩散差异是导致种群空间密度不均匀分布的一个重要因素，但物种因个体生长发育导致的种内扩散差异对斑图动... 展开斑图是时间上或者空间上某种有规律的非均匀宏观结构，是自然界中普遍存在的现象，如动物种群在空间上的不均匀分布。已有的研究表明物种之间的扩散差异是导致种群空间密度不均匀分布的一个重要因素，但物种因个体生长发育导致的种内扩散差异对斑图动力学的影响尚不清楚。为此，本文构建了一个具尺度（即个体大小）结构的捕食者-被捕食者种群模型，并提出四种幼年捕食者具尺度依赖的扩散模式，来研究种内扩散差异对鱼类种群密度的时空动力学的影响。本文进行如下方面的研究: 第一章主要介绍已有理论中斑图形成的经典机制，如Turing机制、Hopf分支、Turing-Hopf分支等，以及基于捕食者-被捕食者种群模型的斑图形成机制的研究现状，并阐述本文所研究的主要内容。第二章建立具尺度结构的捕食者-被捕食者种群模型，讨论模型的一些动力学性质，例如平衡解的存在性、唯一性和稳定性。首先推导模型的正平衡解，并给出数值模拟的方法，分析种群生物量随时间的变化趋势。为进一步研究模型中两个重要的参数（被捕食者环境容纳量K和捕食者竞争力q）对种群时间动力学的影响，对模型进行分支分析，最后在环境容纳量和成年竞争能力构成的参数空间上研究平衡解的稳定性。第三章引入种群的扩散行为，在上一章模型的基础上建立了具尺度结构的捕食者-被捕食者时空模型。针对幼年捕食者的扩散速率，提出四种幼年捕食者具尺度依赖的扩散模式（驼峰模式、上坡模式、Logistic模式和下坡模式），并且将变异系数作为衡量种群密度空间分布异质性的指标。最后数值模拟了幼年捕食者在不同初始值、不同扩散模式下的空间分布，并研究了空间变异系数对初始值的敏感程度。第四章主要研究幼年和成年鱼之间的对称扩散（即幼年鱼的平均扩散速率和成年鱼一致），非对称扩散以及不同扩散模式下的相互作用对时空斑图的影响。结果表明，在对称扩散时，幼年捕食者种内的扩散差异在不同程度上促进了斑图的形成。结果进一步揭示，即使在没有斑图出现的对称扩散的情况下，幼年和成年捕食者之间的非对称扩散也可以促进斑图的形成。由于个体生长发育是自然界中的普遍现象，因此其导致的种内扩散差异可能是斑图形成的一个重要且普遍的机制。最后详细总结了本文研究内容的结果，并提出下一步研究中要继续探索的问题。收起

关键词 : 鱼类种群斑图种内扩散差异时空动力学