《基於元胞自動機的多尺度草地蝗蟲複合種群動態模擬》是依託中國科學院大學，由張娜擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於元胞自動機的多尺度草地蝗蟲複合種群動態模擬
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張娜
- 依託單位：中國科學院大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
內蒙古錫林郭勒盟草地蝗蟲已連續十年暴發成災，對草地生態系統、牧區人民的生產和生活構成嚴重威脅。準確地監測和預警蝗蟲的發生和擴散有利於組織防控，並提高防控效果。本研究在評價錫林郭勒盟鑲黃旗草地蝗蟲發生的氣象和生境適宜性，獲取蝗蟲潛在發生源地的基礎上，擬創新性地將元胞自動機融入到蝗蟲複合種群動態模型的構建，對蝗蟲的動態進行自下而上的多尺度空間顯式模擬。該模型利用蝗蟲在異質景觀中的棲息、覓食和遷移特點，從元胞、次級亞種群斑塊、亞種群斑塊、複合種群景觀這四個尺度上，模擬蝗蟲在從三齡蝗蝻到成蟲的每個時段，在元胞之間、次級亞種群斑塊之間、亞種群斑塊之間擴散遷移的動態變化，以預測不同時期蝗蟲發生和擴散的可能性、強度、空間範圍和危害損失。擬通過多尺度的格局-過程模擬揭示草地蝗蟲複合種群的複雜動態，為蝗蟲發生和擴散的預測提供一種新途徑，並從改變空間格局的景觀生態學角度為蝗災的防控提供一種新思路。
結題摘要
內蒙古錫林郭勒盟草地蝗蟲連續十多年暴發成災，對草地生態系統、牧區人民的生產和生活構成了嚴重威脅。準確監測和預警蝗蟲的發生和擴散有利於提高防控效果。本研究進行了連續4年的野外調查。在此基礎上，逐步完善草地蝗蟲生境適宜性模糊評價模型系統；並融合氣象適宜性評價結果，探討了亞洲小車蝗潛在發生的時空分布及其與生境因子和氣象因子的關係。同時，探討了景觀鑲嵌體的多尺度空間格局、亞洲小車蝗的多尺度分布格局，以及蝗蟲密度與生境因子的局域空間關係。結果表明，所構建的生境適宜性評價模型具有可靠性，獲得的生境適宜性評分值可用來指示蝗蟲的潛在發生。亞洲小車蝗潛在發生源地的空間異質性受生境因子（地形、土壤、植被）的影響很大，且不同生境因子的兩兩互動作用對蝗蟲密度的影響均比單個生境因子的影響大。除全局影響之外，生境因子（特別是土壤含水量和坡度）的局域變化也會對蝗蟲密度產生很大影響。亞洲小車蝗在<0.3 km、<0.7–1.0 km和<1.9 km這3個尺度域上出現斑塊化分布，這是不同尺度上相關生境因子共同作用的結果。蝗蟲潛在發生的年際變化與植被蓋度和和氣象因子的年際變化相關。在獲取蝗蟲潛在發生源地的基礎上，融合亞洲小車蝗的生物學習性、植物-蝗蟲的相互作用機理，先後構建了元胞自動機模型、基於元胞自動機的多尺度複合種群模型、基於元胞自動機和最優路徑的複合種群網路模型，逐步完善種群動態模型，以模擬草地蝗蟲從蝗蝻孵化到成蟲死亡的整個發育期，在元胞內部，以及在元胞之間和生境斑塊之間擴散遷移的動態變化。模型適用於典型半乾旱草原蝗蟲密度為3–12 ind·m-2的情形。已被套用於生境斑塊、景觀和整個鑲黃旗，蝗蟲密度時空動態的模擬結果已獲得驗證。本研究將複合種群途徑引入草地蝗蟲研究，將元胞自動機的思想和方法融入到複合種群動態模型的構建中，實現元胞-斑塊-景觀-區域的多尺度格局-過程關係模擬，這在思想理論上是一次創新性嘗試；在實踐中，可預測蝗蟲發生和擴散的時空動態，並為蝗災的防控提供重要依據。
