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生态数据分析模型及组成

【摘要】:状态变量的选择对于模型结构极为重要,但这种选择还是比较明显的。例如,建立一个有毒物质的生物富集模型,其状态变量应该是在最重要食物链上的有机体和有毒物质在有机体内的浓度。在富营养化模型中,状态变量则是营养物质的浓度和浮游植物的数量。当运用模型来管理时,通过改变强制函数预测出的状态变量的值可被认为是模型的结果,因为模型包括强制函数和状态变量之间的关系。它们表示强制函数和状态变量之间的关系。

生态环境方面的模型在数学公式中应包含下列五部分:

1.强制函数或外部变量。它们是影响生态系统状态的外部变量或函数。模型可用来预测强制函数随时间而改变时生态系统所发生的变化。在我们控制下的前值函数也被称为控制函数。其他有影响的强制函数可能有气候变量,它影响了生物和非生物组分及过程速率,是不可控制的强制函数。

2.状态变量。状态变量的选择对于模型结构极为重要,但这种选择还是比较明显的。例如,建立一个有毒物质的生物富集模型,其状态变量应该是在最重要食物链上的有机体和有毒物质在有机体内的浓度。在富营养化模型中,状态变量则是营养物质的浓度和浮游植物的数量。当运用模型来管理时,通过改变强制函数预测出的状态变量的值可被认为是模型的结果,因为模型包括强制函数和状态变量之间的关系。

3.数学方程。用来表示生物、化学和物理过程。它们表示强制函数和状态变量之间的关系。在很多不同的环境背景中可能发现同样的过程,就是说在不同的模型中可以用相同的方程。然而,这并不是说同一个过程总是用同一个方程表示。首先,由于其他因素的影响,所考虑的过程可能用另外一个方程表示更好。其次,由于系统和(或)问题的难度不同,不同模型中需要包含的细节数量也不相同。(www.chuimin.cn)

4.参数。是过程的数学表达式的系数。对于一个特定的生态系统或生态系统的某一部分,参数可以看作常数。在因果模型中,参数具有科学的定义。许多文献中的参数不是常数,而是某一个范围,即便是这样在参数估计中也非常有用。我们对参数的有限认识是建模过程中的最薄弱环节之一。而且,我们模型中的参数若作常数处理是不现实的,因为真实生态系统会有很多反馈。生态系统的弹性和适应性同模型参数作为常数的应用是不一致的。

5.通用常数。例如气体常数和相对分子质量,大部分模型经常要用到这些常数。