非线性耦合的多物种空间种群同步性研究

本项目以杂食系统空间种群为研究对象,拟将数学与种群生态学有机结合,以空间种群同步性为主要研究内容,通过理论分析与计算机模拟综合研究迁移策略对杂食系统空间种群同步性的影响.拟采用的研究方法包括主稳定函数方法、空间显含的模拟方法等等,力求建模方法上的先进性和易操作性.通过不同的景观结构和迁移模式下的动态分析,揭示多物种空间种群同步的基本原理.通过研究发现从单物种空间种群同步性到多物种空间种群同步性所产生的新结论,并给出通过非线性耦合(即密度依赖的迁移)的杂食空间种群系统稳定同步解的判据,依据这些结论提出可行的迁移廊道设置对策.其预期成果对丰富和发展空间种群同步性理论有所贡献,对濒危物种保护策略的制定有所帮助.

当前，如何制定措施保护濒危物种已经迫在眉睫，而集合种群同步性理论在其中起到重要作用。本项目以多物种集合种群同步性为主要研究内容，通过数学分析和计算机模拟方法研究了不同物种迁移的同步潜力和不同迁移方式对同步性的影响，得到了一些有意思的结果。研究发现：(1) 对于非密度依赖方式的迁移，过去通过单物种或两物种集合种群的研究揭示每个物种的迁移都增加集合种群的同步性，而本项目通过对多物种的集合群落的研究表明基本物种迁移不能同步集合群落。此外还发现物种相互作用并不能改变物种迁移能增加该物种所构成集合种群同步性的结论。对于通过密度依赖迁移方式耦合起来的多物种集合群落的研究揭示，基本物种逃逸具有同步集合群落的作用，这与两物种捕食系统集合种群的研究结论也不同。这些都是多物种集合群落同步性的新结论。(2)局域种群的Allee效应有增加集合种群同步波动的能力，全局迁移和Allee 效应结合起来增加了集合种群同步波动的可能，从而增加集合种群的灭绝风险。(3)对于杂食系统，基本食饵利用庇护所可以提高系统续存，而中间捕食者利用庇护所降低系统的续存。本项目的研究结果对理解同步性的机理、利用同步机理来制定物种保护策略和害虫防治都有重要的意义。