藍(lán)藻水華種群營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)模型的混沌現(xiàn)象及應(yīng)用研究

1、藍(lán)藻水華種群營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)模型的混沌現(xiàn)象及應(yīng)用研究1、項(xiàng)目研究意義1976 年著名理論生物學(xué)家R.M ay 在自然雜志發(fā)表的“具有復(fù)雜動(dòng)力學(xué)過程的簡單數(shù)學(xué)模型”等論文1 , 通過對(duì)著名的Logistic方程的研究,揭示了生命系統(tǒng)中混沌存在的可能性。從此以后, 混沌思想迅速擴(kuò)展到生命系統(tǒng)及生態(tài)系統(tǒng)各領(lǐng)域的研究中。從單種種群、寄主與寄生物系統(tǒng)、獵物與捕食者系統(tǒng), 到食物鏈及復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng); 從微生物、昆蟲到哺乳動(dòng)物的種群演化,生態(tài)學(xué)家建立了大量生態(tài)模型,并證明這些生態(tài)動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象中存在混沌 2-7,對(duì)生態(tài)模型中混沌現(xiàn)象的研究已成為生態(tài)學(xué)的前沿研究熱點(diǎn)之一8-15。藍(lán)藻水華是由于藻類在合適的條件下爆發(fā)性增長

2、所產(chǎn)生的一種自然現(xiàn)象，其危害日益嚴(yán)重，如浙江蒼南橋墩水庫和澤雅水庫分別于1998年爆發(fā)了藍(lán)藻水華，長達(dá)幾個(gè)月，藍(lán)藻大量繁殖，使飲用水質(zhì)明顯下降，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為什么這些單細(xì)胞生物在短程的幾天甚至10小時(shí)內(nèi)突然暴發(fā)成災(zāi)？它們是如何超常繁殖的？對(duì)藍(lán)藻水華的成因研究已成為迫在眉睫的研究課題。藍(lán)藻水華往往是無規(guī)律地突然暴發(fā)，藍(lán)藻水華的暴發(fā)機(jī)制可能與藍(lán)藻水華的非線性生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型的混沌行為有密切的關(guān)系，所以，對(duì)藍(lán)藻水華的非線性生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型的混沌現(xiàn)象研究可能是了解藍(lán)藻水華的成因最有效和最有希望的方法。研究藍(lán)藻水華的形成機(jī)制, 對(duì)于科學(xué)預(yù)測湖泊中藍(lán)藻水華的產(chǎn)生, 并采取相應(yīng)措施減少其帶來的影響具有

3、重要的生態(tài)和環(huán)境意義。崔啟武和Lawson將MichelisMenten方程推廣至種群動(dòng)力學(xué)中去，把營養(yǎng)-種群生長-密度因素融合起來，修補(bǔ)了邏輯斯諦模型在這方面的不足,建立起崔-Lawson模型16,17，在實(shí)際應(yīng)用中被證明十分有效。然而，由于崔-Lawson模型是建立在生化動(dòng)力學(xué)單底物MichelisMenten方程的基礎(chǔ)上的，因而崔-Lawson模型是一個(gè)非常簡化的基本生物種群增長營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)模型,僅考慮了營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)生態(tài)現(xiàn)象的一部分情況。由于藻類種群增長動(dòng)力學(xué)與崔-Lawson模型比較吻合，本課題以崔Lawson模型16,17為基礎(chǔ)，考慮底物抑制、產(chǎn)物抑制、有毒物質(zhì)抑制、別構(gòu)抑制等復(fù)雜生化動(dòng)

4、力學(xué)機(jī)制為基礎(chǔ)的對(duì)應(yīng)生物營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)種群增長現(xiàn)象,建立起一系列非線性湖庫藍(lán)藻生態(tài)動(dòng)力學(xué)新模型來研究藍(lán)藻水華現(xiàn)象,以申請(qǐng)者主持的前期課題“飲用水為主的湖庫富營養(yǎng)化防治和控制”（2002年-2005年，經(jīng)費(fèi)20萬）積累的大量水質(zhì)富營養(yǎng)化數(shù)據(jù)，來研究這些模型的非線性動(dòng)力學(xué)機(jī)制及其演化規(guī)律,探索判斷藍(lán)藻水華的暴發(fā)機(jī)制是否與這些模型中的混沌現(xiàn)象有關(guān),為模型在研究藍(lán)藻水華暴發(fā)機(jī)制中的應(yīng)用提供理論依據(jù).浙江省有大量水庫,很多水庫處于富營養(yǎng)化狀態(tài), 并有暴發(fā)藍(lán)藻水華的危險(xiǎn),有相當(dāng)多的水庫已發(fā)生藍(lán)藻水華,如浙江的力洋水庫在2002 年春秋季相繼爆發(fā)了藍(lán)藻水華,浙江澤雅水庫和蒼南橋墩水庫分別于1998年爆發(fā)了藍(lán)藻水

5、華。本課題的研究將為浙江省水庫的藍(lán)藻水華爆發(fā)預(yù)測和防治提供理論基礎(chǔ)，為浙江省的用水安全提供幫助,并為浙江省的生態(tài)省建設(shè)和自然生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)安全貢獻(xiàn)力量。2、項(xiàng)目研究目標(biāo)及與申請(qǐng)者研究工作長期目標(biāo)的關(guān)系本項(xiàng)目研究目標(biāo)：1）建立底物抑制型、產(chǎn)物抑制型、有毒物抑制型、別構(gòu)抑制型等類型的種群增長營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)新基礎(chǔ)模型，并在此建立起一系列新的湖庫藍(lán)藻生物種群增長營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)模型來研究藍(lán)藻水華現(xiàn)象, 研究此類生態(tài)模型的定性性質(zhì)，以前期課題“飲用水為主的湖庫富營養(yǎng)化防治和控制”（2002年-2005年，經(jīng)費(fèi)20萬）積累的大量湖庫水質(zhì)富營養(yǎng)化數(shù)據(jù)，對(duì)模型的各類參數(shù)進(jìn)行判斷，對(duì)模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)值實(shí)驗(yàn)和模擬，研究這些

6、模型的非線性動(dòng)力學(xué)機(jī)制及其演化規(guī)律,探索判斷藍(lán)藻水華的暴發(fā)機(jī)制是否與這些模型中的混沌行為有關(guān)。2）以前期課題積累的大量湖庫水質(zhì)富營養(yǎng)化數(shù)據(jù)，對(duì)其時(shí)間序列通過相空間重構(gòu)、譜分析等非線性動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行分析，估算出最大李雅譜諾夫指數(shù)，判斷湖庫水質(zhì)富營養(yǎng)化數(shù)據(jù)是否具有混沌的特征，并探索與藍(lán)藻水華暴發(fā)的關(guān)系。申請(qǐng)者長期從事生物系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（包括生態(tài)種群動(dòng)力學(xué)、生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等）、環(huán)境系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、非線性動(dòng)力學(xué)的研究，“藍(lán)藻水華種群營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)模型的混沌現(xiàn)象及應(yīng)用研究”是申請(qǐng)者長期目標(biāo)的重要組成部分。近年來，申請(qǐng)者在生物系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究方面獲得了國家自然科學(xué)基金(參加)、浙江省151人才工程基金項(xiàng)目（主持）、浙江

7、省教育廳科研項(xiàng)目（主持）等多項(xiàng)資助，在Biochem J(SCI影響因子為4.0)等國內(nèi)外核心刊物上發(fā)表論文幾十篇，建立了十多個(gè)生物系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，研究這些模型的動(dòng)力學(xué)特性及其應(yīng)用，研究成果在2003年獲浙江省科學(xué)技術(shù)三等獎(jiǎng)；申請(qǐng)者在2002年-2005年還主持了“飲用水為主的湖庫富營養(yǎng)化防治與控制”課題（經(jīng)費(fèi)為20萬）的研究，積累了二個(gè)浙江省大型水庫的大量水質(zhì)富營養(yǎng)化數(shù)據(jù)，為本課題的研究打下了基礎(chǔ)。申請(qǐng)者另一項(xiàng)有關(guān)生態(tài)學(xué)的研究在2001年獲省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。申請(qǐng)者在計(jì)算機(jī)模擬方面的研究成果已在Applied Mathematics and Computation等SCI刊物上發(fā)表論文二篇，另

8、已有11篇相關(guān)論文被SCI期刊錄用（印刷中，網(wǎng)上已發(fā)表）。本項(xiàng)目為交叉學(xué)科研究，申請(qǐng)者已具備了該交叉學(xué)科各領(lǐng)域的研究經(jīng)驗(yàn)和能力，通過本項(xiàng)目的研究，力爭在理論上有突破，在應(yīng)用上有所創(chuàng)新。3、項(xiàng)目研究內(nèi)容，研究方案和進(jìn)度安排本項(xiàng)目研究內(nèi)容:（1）生態(tài)建模:崔啟武和Lawson將MichelisMenten方程推廣至種群動(dòng)力學(xué)中去，建立起營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)的單種群模型，亦稱崔Lawson模型16: (1)我們考慮到藻類的生態(tài)情況，由營養(yǎng)- 藻類- 浮游動(dòng)物形成一個(gè)食物鏈，由于藻類存在以底物抑制、產(chǎn)物抑制、有毒物質(zhì)抑制、別構(gòu)抑制等復(fù)雜生化動(dòng)力學(xué)機(jī)制為基礎(chǔ)的對(duì)應(yīng)營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)種群增長現(xiàn)象，我們可分別建立與此相對(duì)應(yīng)的

9、湖庫藍(lán)藻生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型，下面以其中的產(chǎn)物抑制情況為例來說明生態(tài)建模情況。首先我們?cè)诖轑awson模型16的基礎(chǔ)上建立產(chǎn)物抑制型的單種群增長營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)新基礎(chǔ)模型： (2)在公式(2) 新模型的基礎(chǔ)上可建立各類以產(chǎn)物抑制型種群增長營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ)的湖庫藻類浮游動(dòng)物新生態(tài)模型，如兩個(gè)可相互替代的限制食物源的湖庫藻類浮游動(dòng)物互作模型： (3)或建立兩個(gè)不能互相替代的限制食物源的湖庫藻類浮游動(dòng)物互作模型: (4)其中,各參數(shù)生態(tài)學(xué)意義如下：X為藍(lán)藻種群(x),Y為綠藻種群（Y）,Z為浮游動(dòng)物（Z）；kp為抑制系數(shù)；ax為X食餌種群的營養(yǎng)轉(zhuǎn)換率；ay為Y食餌種群的營養(yǎng)轉(zhuǎn)換率；x為X食餌種群的增長率；y

10、為Y食餌的種群的增長率；xm為有限資源所允許的X食餌種群的最大種群密度；ym為有限資源所允許的Y食餌種群的最大種群密度；1為捕食所引起的被捕食者種群的密度變化；2為捕食者種群（Z）的增長率；3為捕食者種群（Z）的自然死亡率；r為捕食者對(duì)食餌Y和食餌X的捕食速度之比；k12是捕食者對(duì)食餌X和Y的利用效率；k是一種特有參數(shù)。同理，我們也可推導(dǎo)出底物抑制、有毒物質(zhì)抑制、別構(gòu)抑制等復(fù)雜生化動(dòng)力學(xué)機(jī)制為基礎(chǔ)的其它湖庫藻類浮游動(dòng)物種群營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)模型。到底哪種模型符合湖庫藍(lán)藻生態(tài)實(shí)際,我們可用我們前期研究課題所得到的湖庫富營養(yǎng)化數(shù)據(jù)來擬合判斷。（2）生態(tài)模型的動(dòng)力學(xué)行為研究方法公式(3)、（4）等模型均為非

11、線性動(dòng)力學(xué)模型,由于非線性動(dòng)力學(xué)方程的高度復(fù)雜性，利用解析方法來研究上述這些新生物種群營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)模型的非線性動(dòng)力學(xué)特性是很困難的。本課題擬采用定性分析、數(shù)值模擬和相空間重構(gòu)等非線性動(dòng)力學(xué)分析方法來研究這些湖庫藻類浮游動(dòng)物種群營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)模型的非線性動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象。1).定性分析:擬用微分方程定性理論對(duì)上述非線性湖庫藻類浮游動(dòng)物種群營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行研究，分析這些生物種群營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)模型的穩(wěn)態(tài)性及分岔行為等動(dòng)力學(xué)特性。2).計(jì)算機(jī)數(shù)值實(shí)驗(yàn)：擬采用變步長四階Runge-Kutta算法原理對(duì)上述藻類浮游動(dòng)物種群營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)模型的動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬，并用非線性動(dòng)力學(xué)分析方法來研究公式(3)、（4）等生

12、物種群模型的非線性動(dòng)力學(xué)行為，研究各類參數(shù)對(duì)藻類生長的影響，用最大Lyapunov指數(shù)等方法18,19 來判斷此類生態(tài)模型是否可能出現(xiàn)混沌行為，若出現(xiàn)混沌行為，則給出湖庫藻類生態(tài)模型出現(xiàn)混沌行為的參數(shù)閥值，并與我們前期主持研究的課題“飲用水為主的湖庫富營養(yǎng)化防治與控制”積累的湖庫水質(zhì)富營養(yǎng)化數(shù)據(jù)進(jìn)行比較研究，分析混沌與水華形成（藻類爆發(fā)性增殖）機(jī)制的關(guān)系。3）湖庫水質(zhì)富營養(yǎng)化數(shù)據(jù)的相空間重構(gòu)2002年-2005年間我們主持了“飲用水為主的湖庫富營養(yǎng)化防治與控制”課題的研究（總經(jīng)費(fèi)20萬），研究得到了浙江省澤雅水庫、珊溪水庫等大型水庫10多個(gè)檢測點(diǎn)水質(zhì)的透明度、DO、BOD、COD、葉綠素a、總

13、磷、總氮、溫度、濁度、電導(dǎo)率、PH、藻類生物量等時(shí)間序列數(shù)據(jù)。我們擬采用混沌分析的重構(gòu)相空間技術(shù), 估算出最大李雅譜諾夫指數(shù)20,研究生態(tài)系統(tǒng)存在混沌的可能性。本課題的技術(shù)關(guān)鍵是生物種群營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)模型各種參數(shù)值的確定及生態(tài)模型中出現(xiàn)混沌的動(dòng)力學(xué)參數(shù)范圍的探索。由于我們主持的前期課題已得到大量湖庫水質(zhì)富營養(yǎng)化數(shù)據(jù)，已可對(duì)藻類生態(tài)模型的各種參數(shù)值范圍進(jìn)行確定，完全可以解決因生態(tài)模型參數(shù)值難以確定而導(dǎo)致計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬結(jié)果不符生態(tài)實(shí)際及模擬計(jì)算工作量極大等困難。另外，近年來申請(qǐng)者已對(duì)多種非線性生態(tài)種群動(dòng)力學(xué)模型的非線性動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行數(shù)值實(shí)驗(yàn)探索，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，并在一些新的生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型中找到了混沌

14、現(xiàn)象（見圖1、圖2），對(duì)上述湖庫藻類生態(tài)模型中出現(xiàn)混沌的可能動(dòng)力學(xué)參數(shù)范圍的探索是有一定成功把握的。 圖1 圖2（3）進(jìn)度安排)2006年月2006年12月，建立底物抑制型、產(chǎn)物抑制型、有毒物抑制型和別構(gòu)抑制型等各類生物單種群增長營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)新模型，并建立以此為基礎(chǔ)的各種湖庫藻類浮游動(dòng)物種群營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)新模型，用微分方程定性理論、計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算和模擬方法等非線性動(dòng)力學(xué)分析方法來研究這些模型的非線性動(dòng)力學(xué)行為，研究各類參數(shù)對(duì)藻類生長的影響，研究此類生態(tài)模型是否可能出現(xiàn)混沌行為，分析混沌與水華形成（藻類爆發(fā)性增殖）的關(guān)系。撰寫發(fā)表論文。)2007年月2007年12月，進(jìn)行湖庫水質(zhì)富營養(yǎng)化數(shù)據(jù)的相空

15、間重構(gòu)，采用混沌分析的重構(gòu)相空間技術(shù)20, 對(duì)我們前期主持研究的課題“飲用水為主的湖庫富營養(yǎng)化防治與控制”積累的湖庫水質(zhì)富營養(yǎng)化時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行相空間重構(gòu)，估算出最大李雅譜諾夫指數(shù),研究生態(tài)系統(tǒng)存在混沌的可能性。撰寫發(fā)表論文。4、項(xiàng)目創(chuàng)新之處；國際相關(guān)研究現(xiàn)狀：湖庫藍(lán)藻水華的形成機(jī)理目前仍是個(gè)迷，是生態(tài)學(xué)前沿研究熱點(diǎn)之一,人們對(duì)此已提出多種解釋21, 如目前多數(shù)觀點(diǎn)認(rèn)同藍(lán)藻水華的形成一般是由藍(lán)藻本身的生理特點(diǎn)以及溫度、光照、營養(yǎng)鹽、其它生物等諸多環(huán)境因素所引發(fā)的22；有人認(rèn)為，伴隨著湖泊的富營養(yǎng)化, 尤其是水體中磷濃度的增加, 通常會(huì)導(dǎo)致水體中浮游植物的種群組成朝著形成水華的藍(lán)藻演替23 ；另

16、外，捕食壓力對(duì)藍(lán)藻種群群體形成的誘導(dǎo)現(xiàn)象已在實(shí)驗(yàn)室模擬研究中發(fā)現(xiàn)24；人們還提出了許多湖泊富營養(yǎng)化模型25，26,但目前湖庫藍(lán)藻水華的形成機(jī)理仍然不是很清楚。本課題建立的湖庫藻類種群營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)模型均為新生態(tài)模型,是對(duì)湖庫藍(lán)藻水華形成機(jī)理的一種探索，對(duì)這些模型的非線性動(dòng)力學(xué)特性及其混沌行為與藍(lán)藻水華爆發(fā)關(guān)系的研究未見報(bào)道。本課題創(chuàng)新之處在于:1). 自然界中存在著各式各樣的生態(tài)現(xiàn)象，為了研究這些現(xiàn)象，必需抓著各種現(xiàn)象的最本質(zhì)的特征，將其理想化從而設(shè)計(jì)出各種理論模型，以便進(jìn)行研究。目前，在種群生態(tài)、群落生態(tài)和生態(tài)系統(tǒng)等研究領(lǐng)域建立了許多切合實(shí)際的理論模型和研究方法，應(yīng)用于各種生態(tài)條件下的研究工作。

17、崔啟武建立的以崔-Lawson模型為基礎(chǔ)的生物種群增長的營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)理論為解決生物生態(tài)機(jī)制問題提供了一種新的思維和研究方法，但由于崔-Lawson模型是建立在生化動(dòng)力學(xué)MichelisMenten方程的基礎(chǔ)上的，未考慮許多復(fù)雜的生化營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)機(jī)制，故其應(yīng)用范圍有很大的局限性。本項(xiàng)目以符合實(shí)際的較復(fù)雜的生化營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，首次建立起與崔-Lawson模型相平行的多種新的生物種群增長營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)模型，這將擴(kuò)展生物種群增長的營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)應(yīng)用范圍，大大深入和豐富生物種群增長的營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)的理論研究，可望成為學(xué)科的新生長點(diǎn)。2).首次建立各種湖庫藻類種群增長營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)生態(tài)新模型，對(duì)這些湖庫藻類種群增長生態(tài)

18、模型的動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行研究和分析，研究各類參數(shù)對(duì)藻類生長的影響，研究此類生態(tài)模型可能出現(xiàn)的混沌行為，出現(xiàn)混沌行為的參數(shù)閥值，分析混沌與水華形成（藻類爆發(fā)性增殖）機(jī)制的關(guān)系, 這將為藻類水華形成（藻類爆發(fā)性增殖）機(jī)理的研究提出了一種新思路。3).首次對(duì)浙江省澤雅水庫、珊溪水庫的湖庫水質(zhì)富營養(yǎng)化時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行相空間重構(gòu)研究，估算出最大李雅譜諾夫指數(shù),研究生態(tài)系統(tǒng)存在混沌的可能性。4).由于這些模型大部分將表現(xiàn)出復(fù)雜的非線性動(dòng)力學(xué)行為，將可能在這些生態(tài)動(dòng)力學(xué)新模型中找到混沌等非線性動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象。對(duì)這些動(dòng)力學(xué)行為及其演化規(guī)律的研究將豐富和發(fā)展生態(tài)理論體系及非線性動(dòng)力學(xué)本身，具十分重要的學(xué)術(shù)價(jià)值，并為在實(shí)

19、際中的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。5、工作基礎(chǔ)與工作條件項(xiàng)目主持人98年就入選浙江省跨世紀(jì)151人才工程，2001年晉升為教授，已從事生物系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究十多年,在生物動(dòng)力學(xué)、微分方程、非線性動(dòng)力學(xué)、計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算和模擬、生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)等方面有扎實(shí)的基礎(chǔ)和研究經(jīng)驗(yàn)，熟悉生物動(dòng)力學(xué)、非線性動(dòng)力學(xué)的研究方法及進(jìn)展。近年來，項(xiàng)目組人員在有關(guān)生物動(dòng)力學(xué)等方面已進(jìn)行了頗有成效的研究工作，主持或參與國家863項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金、浙江省151人才工程資助項(xiàng)目、浙江省教育廳科研項(xiàng)目等多項(xiàng)研究課題，在國內(nèi)外有影響的核心雜志上發(fā)表了幾十篇相關(guān)的高水平研究論文，部分論文被SCI、EI、CA、BA等著名檢索期刊檢

20、索，所發(fā)表論文的SCI期刊影響因子高的達(dá)4.0以上，2000年以來，我們主持的二項(xiàng)相關(guān)科研成果(內(nèi)容為生物動(dòng)力學(xué)、生態(tài)學(xué))分別獲得省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，在2005年我們已有10多篇相關(guān)論文被SCI期刊錄用（印刷中，網(wǎng)上已發(fā)表），顯示了較強(qiáng)的科研實(shí)力。本項(xiàng)目組由一位教授、二位副教授、一位在讀碩士研究生組成，項(xiàng)目組人員來自不同學(xué)科，具有學(xué)科交叉的優(yōu)勢，人員結(jié)構(gòu)搭配合理，并具有強(qiáng)烈的進(jìn)取精神和團(tuán)隊(duì)合作精神，具備研究此課題的能力。與本研究有關(guān)的支撐條件：本項(xiàng)目組成員所在實(shí)驗(yàn)室均有數(shù)套高級(jí)別電腦及輸出設(shè)備，基本上能承擔(dān)計(jì)算機(jī)數(shù)值實(shí)驗(yàn)任務(wù)。6、預(yù)期研究結(jié)果及其利用研究結(jié)果的計(jì)劃和今后發(fā)展的思路預(yù)期研究結(jié)果:1

21、).建立底物抑制型、產(chǎn)物抑制型、有毒物抑制型和別構(gòu)抑制型等幾種類型的生物種群增長營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)新模型，并以這些基礎(chǔ)模型為依據(jù)推導(dǎo)出各種湖庫藻類種群增長生態(tài)新模型。2).得到湖庫藻類種群增長生態(tài)新模型的非線性動(dòng)力學(xué)行為結(jié)果。3).得到湖庫藻類種群增長生態(tài)新模型的各類參數(shù)對(duì)藻類生長的影響、出現(xiàn)混沌行為的參數(shù)閥值及混沌與水華形成（藻類爆發(fā)性增殖）的關(guān)系等結(jié)果，這將為湖庫藻類水華形成（藻類爆發(fā)性增殖）機(jī)理的研究提出了一種新思路。 本研究將有力促進(jìn)生物種群增長的營養(yǎng)動(dòng)力學(xué)的理論研究和湖庫藻類水華爆發(fā)機(jī)理研究，產(chǎn)生新的理論突破和發(fā)展。預(yù)計(jì)能在國際上有影響的SCI雜志上發(fā)表學(xué)術(shù)論文3-5篇。完成本課題后,擬

22、開展湖庫藻類水華預(yù)報(bào)與防治的應(yīng)用研究。7、參考文獻(xiàn)1 May R M. Simple mathematical models with very complex dynamics . Nature, 1976, 261: 459-467.2Begon M, Sait S M, Thompson D J. Predator-prey cycles with periodic shifts between two and three-species systems. Nature, 1996,381:311315.3Hastings A, Higgins K. Persistence of tra

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