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近些年来,随着人类经济活动的不断加剧,造成土地利用、气候、氮沉积、大气CO2浓度等因素的变化以及外来物种的入侵,这些导致了群落自然栖息地的丧失、退化和破碎化,目前生物保护学及恢复生态学已成为国际研究热点。其中,生态系统的健康程度(抵抗力)是生态系统的综合指标,决定了生态系统是否能够持续地提供服务功能。因此,如何量化生态系统的抵抗力是生态保护学家以及数学家所热切关心的问题。 为了量化研究生态系统抵抗力,本文建立了生态系统的有向加权网络模型。考虑到生态系统的抵抗力与复杂网络的抗毁性在组成要素方面的一致性,提出了生态网络抗毁性的定义及抗毁性的研究思路。 其次,针对处于动态平衡的生态系统,提出了基于IMADW测度的稳态生态网络抗毁性测度。仿真中,利用网络节点删除法模拟生态系统遭受攻击的情景,提出了对生态系统抵抗力影响较大的物种研究思路。 最后,针对处于动态演化中的生态系统,提出了基于级联失效的动态生态网络模型和抗毁性测度。结合生态系统自身特点,给出了基于生态网络级联失效的负载容量模型和负载重分配策略。仿真中,针对遭受蓄意攻击的生态网络,根据级联失效的动态网络拓扑结构变化可以直观地反映出生态系统的动态演化特点。 生态系统网络抗毁性相关研究,可以量化生态系统的抵抗力,反映各物种对整体抵抗力的影响程度。特别是基于级联失效的动态生态网络研究,可以从拓扑演化机理层面了解生态系统受到外界胁迫时的演化特点,及时发现遭受威胁或即将遭受威胁的物种,对未来有针对性地开展生态恢复和生物保护起到了重要的借鉴作用。