生态模型教程大合集-Lotka-Volterra模型

文摘   2024-09-13 11:00   北京  

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Lotka-Volterra模型

20世纪40年代,Lotka(1925)和Volterra(1926)奠定了种间竞争关系的理论基础,所提出的种间竞争方程对现代生态学理论的发展有着重大影响。


01

Lotka-Volterra模型的概念

Lotka-Volterra模型最初在20世纪40年代被人提出,为生物学领域种群间的竞合动态关系模拟研究奠定了理论基础,并对现代生态学理论的发展产生重大影响,被运用与于林业生态安全、生态经济协调性的研究中。其基本形式为:

现将Lotka-Volterra模型引入区域安全评价中,构建出区域经济系统与生态系统二者间的共生模型,其具体形式为:


02

竞争系数的计算

对模型中的系数进行求解是研究经济系统与生态系统二者间相互作用的关键,将区域经济系统与生态系统二者间的共生模型进行离散转化得:

求解后:

  

式中:

其中,不同取值对应经济系统与生态系统的不同共生关系,如下图所示:

经济生态共生分类
Classification diagram of economic and ecological symbiosis

在此基础之上,定义经济系统受力指数和生态系统受力指数如下式所示:

则经济系统与生态系统两者间的综合指数,即共生度指数为:

值越大则说明经济系统与生态系统的共生状态越好,越小则说明两者共生状态越差。


03

Lotka-Volterra共生模型与DPSIR框架融合

Lotka-Volterra共生模型与DPSIR框架融合,将驱动力视为经济系统 ,状态和影响作为环境容量 ,压力和响应组成生态环境系统 ,其内在关系如下图所示。

Lotka-Volterra 与 DPSIR 结构模型

Lotka-Volterra and DPSIR structural models

在计算出来的各个指数中,生态系统受力指数能够反应经济系统对生态系统的作用方向,共生度指数能够反应经济系统对生态系统的作用大小,因此生态系统受力指数和共生度指数结合,作为生态安全状态的评价依据。则可以划分为以下几个标准进行研究,不同的生态安全状态经过发展后能够互相转化。

生态安全划分标准

Ecological security classification criteria


04

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02

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