生物为适应周围环境,其形态和性状等都会发生改变.随着工业和农业的发展,人类的生产生活导致大量有毒和有害物质被排放到周围环境中,严重影响周围环境中生物种群的生存.一些学者对污染环境下生物种群的进化问题进行了研究,但并没有考虑不连续排放的污染环境下的生物表型特征的进化响应.本文分别研究不连续排放的污染环境下单种群和捕食-食饵系统中食饵种群的体态大小的进化响应,探讨污染对生物进化的影响.第一章介绍本文研究的预备知识.第二章考虑污染对周围单种群生物体态大小进化的影响.首先,给出单态情形下的种群的入侵适合度函数,结果表明突变种是否成功入侵与突变种的内禀增长率、本地种内禀增长率、本地种与突变种的竞争强度、毒素排放的量、脉冲排放毒素周期等因素有关;其次,考虑到种群的内禀增长率与生物体态大小的权衡关系,采用临界函数分析方法,得到进化奇异点的收敛稳定、进化稳定、连续稳定以及产生进化分支的条件,分析结果表明进化奇异点处进化的稳定性与种群间的竞争强度和权衡函数的凹凸性有关;进一步,通过理论分析和数值模拟得到污染影响种群进化性状及稳定性,污染作用越强,生物种群的体态会进化到更小,而污染作用越弱越容易产生进化分支,导致生物多样性;最后,在进化奇异点产生进化分支时,研究了两个子种群协同进化时生物性状的适应动力学性态.第三章在第二章基础上考虑污染对周围捕食-食饵系统中食饵体态大小的进化响应.首先,运用数量性状模型方法,研究快速进化对种群密度及性状的影响,结果表明快速进化使食饵种群密度增加,避免种群灭绝,且随着污染加剧,食饵体态逐渐变小;其次,运用适应性动力学方法,研究食饵性状的长期进化行为,给出种群的入侵适合度函数,结果表明突变种是否入侵成功与突变种和本地种的内禀增长率、生物体吸收毒素后种群的减少率、本地种与突变种的种内竞争和种间竞争强度、毒素排放的量和周期、捕食者的捕食率函数等因素有关.考虑到食饵种群的内禀增长率与生物体态大小具有权衡关系,采用临界函数分析方法,得到在进化奇异点处局部收敛稳定、局部进化稳定、局部连续稳定和进化分支的条件.理论分析和数值模拟结果表明污染影响种群进化性状及稳定性,污染越严重,自然选择使食饵种群的体态进化到更小,而污染程度越轻越容易产生进化分支.