空间生态学的研究是当今国际生态学的重要前沿与热点.随着全球范围的生境破坏与破碎化,空间生态学的研究方法已经成为数学生态学、理论生态学和保护生物学的重要手段.该论文正是选题于该领域的主要研究热点:集合种群模拟研究.集合种群框架为濒危物种及种群的研究提供了新颖的理论依据,也为全球范围的环境恶化和栖息地破坏对物种造成的伤害做出预测和度量,并与空间技术相结合为景观生态学提供了深层次的生态与模型机理.论文主要将采用两种研究手法.一是构建微分动力系统模型,利用相平面分析以及数值解对系统的平衡点及其稳定性进行阐述,这种方法主要可以显示系统的时间动态以及部分的空间指标,例如占据比例和聚集程度.二是建立空间显含的模拟模型,主要是网格模型与元胞自动机,运用Matlab和Mathematica软件实现空间模式、结构与动态的可视化,弥补空间隐含模型对空间结构研究的不足.文章主题将分为四个部分:首先对空间生态学及集合种群的研究现状与进展进行综述,介绍后续章节要用到的概念、原理和模拟原型;第二,研究可导致集合种群复杂动态的各种效应以及动态复杂性与续存力之间的关系;第三,重点研究Allee效应可能产生的不同空间分布模式以及这些分布模式与均匀场假设、局部生态作用、统计随机性等因素之间的关系;最后,揭示生态位构建在物种与环境间的作用机理,并阐释它在种间空间竞争方面的重要性以及由此引发的生态烙印、空间异质性和对群落物种丰富度的影响.通过对这几个方面的研究,文章得出以下12条主要结论:(1)集合种群续存在动态复杂性适中时达到最大值,这种适中的动态复杂性可由中等程度的生境破坏引发;(2)生境破坏的强度可由动态复杂性加以逼近,因为生境破坏可以导致集合种群动态行为的规则化;(3)Allee效应可以使集合种群的动态行为规则化并在种群崩溃前轻微的提升种群的续存力;(4)援救效应可以稳定动态并促进集合种群的续存;(5)拥挤效应是引发集合种群混沌动态的关键因子并可以促进集合种群的续存;(6)虽然不同因子引发的动态复杂性与集合种群续存间存在明确的关系,但是二者之间并不存在统一的关系;(7)当Allee效应的强度处于一定范围时,集合种群动态将产生一个新的局部稳定平衡点,这个新平衡点表示的集合种群局部密度与原先的全局平衡点的局部密度相同,但却具有较小的全局密度;(8)中等强度的Allee效应可以引发三种对初始集合种群大小和空间结构敏感的分布模式:聚集式分布、界限式分布以及灭绝,界限式分布模式有可能为现有物种的分布区域提供一种新的理论解释;(9)均匀场假设、局部作用、统计随机性以及Allee效应对空间分布模式有重要影响;(10)生态位构建在空间生境上形成"生态烙印",它可以导致环境空间异质性与物种分布界限间的自组织结构;(11)在竞争系统中,生态位构建可产生多个可能的竞争结果,并暗示竞争力、侵占力与生态位构建能力间的妥协对竞争共存是十分重要的,而且生态烙印可以通过空间异质性与物种分布区分离弱化竞争系统中的空间竞争强度;(12)在集合种群群落中,正生态位构建可使奇数物种系统的中间物种遭到竞争排斥,可使偶数物种系统产生动态振动;负生态位构建产生的效果与之相反.