復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的無(wú)標(biāo)度理論研究及其實(shí)證分析.pdf

1、本文將生態(tài)系統(tǒng)考量為生命系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)在特定空間的組合，在將人為因素作為獨(dú)立因素納入其中之后，得到了復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的概念，使得復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部以及系統(tǒng)與系統(tǒng)外部之間存在的能量流動(dòng)和由此推動(dòng)的物質(zhì)循環(huán)呈現(xiàn)出異于經(jīng)典理論的特征，并將其確定為本文的研究對(duì)象。本文以生態(tài)學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)和管理科學(xué)等為理論基礎(chǔ)，以云南龍江水利樞紐工程為背景，結(jié)合具體實(shí)際情況，運(yùn)用耗散結(jié)構(gòu)理論、自組織理論、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論和無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)理論等研究復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)中人、自然(生態(tài)、

2、資源、環(huán)境)與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的相互關(guān)系和運(yùn)行機(jī)制，探索其演化過(guò)程，對(duì)復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的無(wú)標(biāo)度性進(jìn)行了研究。 生態(tài)系統(tǒng)是當(dāng)前生態(tài)學(xué)和可持續(xù)發(fā)展研究的重中之重。而復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)概念的提出必然導(dǎo)致傳統(tǒng)理論的研究對(duì)象和方法的不科學(xué)性。本文揭示了復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的耗散結(jié)構(gòu)和自組織的特征，并在此基礎(chǔ)上分析了復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)演化的特征和過(guò)程。同時(shí)針對(duì)研究對(duì)象的系統(tǒng)性，從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的角度提出了并證明了復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的無(wú)標(biāo)度性，對(duì)建立復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)模型和

3、運(yùn)用模型的演化進(jìn)行預(yù)測(cè)的可能性進(jìn)行了詳盡的論證。其基本思路是對(duì)復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)中的各個(gè)組織單元所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的屬性及其所屬連接進(jìn)行計(jì)算，以判定該節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中的集散節(jié)點(diǎn)還是普通節(jié)點(diǎn)。而后利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的相關(guān)概念證明任何對(duì)集散節(jié)點(diǎn)足夠大的擾動(dòng)必然使系統(tǒng)崩潰，而對(duì)普通節(jié)點(diǎn)的擾動(dòng)卻會(huì)消散在其魯棒性之中。 本文利用復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)獨(dú)特的反饋和擴(kuò)散機(jī)制，設(shè)計(jì)了計(jì)算無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間連接概率的新算法，并針對(duì)經(jīng)典理論中無(wú)限增長(zhǎng)的缺陷提出了節(jié)點(diǎn)和連接消

4、失的模擬方法，并利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論證明了該算法演化過(guò)程的無(wú)標(biāo)度性。該算法可以很好地模擬復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)中各種物質(zhì)和信息流的傳遞方向和擴(kuò)散性，對(duì)真實(shí)地模擬復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)具有重要意義。 文中在生態(tài)群落的層面上，將不同層次的生態(tài)系統(tǒng)概念作為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，將復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的各種物質(zhì)和信息流作為相關(guān)節(jié)點(diǎn)間的連接，利用復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)所特有的反饋和擴(kuò)散機(jī)制，構(gòu)建了復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的一般性無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)模型，切實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)中的生態(tài)系統(tǒng)的演化狀態(tài)。 最后本