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作 者 ：张真,李典谟,张培义,王洪斌,孔祥波

期 刊 ：生态学报 2003年 23卷 10期 页码：1951~1962

关键词：混沌；非线性动力学；种群；复杂性动态；

Keywords:chaos, nonlinear dynamics, population, comple x dynamics,

摘 要 ：混沌现象广泛地存在于自然界 ,2 0世纪 70年代以来 ,通过大量的生物模型模拟说明混沌也存在于生物系统中。几十年来生态学家一直在努力寻找混沌在自然生态系统存在的证据 ,但所获不多 ,这是源于自然的现实还是由于检测方法的不当和数据的局限 ?一直困扰着生态学家 ,自然界中对混沌的检测成为一个要点 ,也是一个难点。在概述混沌概念和性质的基础上 ,着重介绍目前在自然生态系统检测混沌的方法 ,对各种方法的应用条件和范围进行了概述。这些方法包括功率谱法、时间序列的自相关函数分析、模型参数估计、庞加莱截面法、全局和局域李雅普若夫特征指数的估计、吸引子关联维的确定、非线性预测。大量研究结果显示 ,虽然在自然界检测到的混沌的例子还不多 ,但其存在却是不容怀疑的。问题是什么样的系统在什么样的条件下会出现混沌 ?研究表明食物链的结构、种群的迁入和迁出、环境噪音都会对种群的复杂性动态特征产生影响。混沌动态可能对产生系统的多样性和适应性有利 ,它比随机系统对外界干扰的抵抗能力更强。自然界的变化和系统的维持是持续性和混沌相互矛盾统一的结果。害虫种群复杂性动态的研究为害虫的管理提供了更多的理论依据。混沌控制的理论和方法有可能为害虫管理提供新的思路和途径。在孤立的种群中，混沌会增加种群的灭绝概率，而在集合种群中，混沌动态降低了各局域种群的同步性和同时灭绝的倾向，所以混沌虽然能增加局域种群灭绝的概念，但却能减少整个集合种群灭绝的概率。系统结构及其时空动态与混沌及种群灭绝之间的关系，是保护生物学及生物多样性保护研究的一个重要方面。今后的研究应更多地从种群、群落、生态系统及景观不同层次上的时空动态入手，利用3S等信息技术和空间动态分析方法，研究复杂性动态产生的条件及其在系统调控中的作用机制。

Abstract:Chaos widely exist in nature and shows also exist in biological system by the it erations of biological models since 70‘s of 20 th century. For decades ecol ogists have been searching for evidences of existence of chaos in natural popula tions but got limited catches. This puzzled them. Is it the reality in nature or because of the bad data and method? The detection of chaos in natural populatio n is a significant and difficult issue. Based on the introduction of concept and theory of chaos, the method...

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