Ecological Modeling for Resource Management

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出版者:Springer
作者:Dale, Virginia H. 编
出品人:
页数:345
译者:
出版时间:2002-12-06
价格:USD 89.95
装帧:Hardcover
isbn号码:9780387954936
丛书系列:
图书标签:
  • 生态建模
  • 资源管理
  • 数学建模
  • 环境科学
  • 生态学
  • 模型分析
  • 可持续发展
  • 生物统计
  • 决策支持
  • 生态系统
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具体描述

With the use of ecological models, managers and decision makers can make sure that the ecological systems affected by their decisions are accurately represented. Unfortunately, the most relevant ecological science and modeling techniques are often not used because managers are not familiar with them or find them inappropriate for their circumstances. The authors of this volume hope to close the gap between the state of the art in ecological modeling and the state of the practice in the use of models as decision-making tools. It will serve as a readable introduction to modeling for people involved in resource management and will also review specific applications of interest to more experienced modelers. The first chapters detail several successful uses of ecological models in resource management. There are then five pairs of chapters addressing important issues in ecological modeling, including barriers to the use of modeling in decision making, evolving approaches in the field, effective use of data, the toolkit approach to management, and the various scientific and technological investments required for productive modeling. Ecologists and other scientists will learn how best to focus their research for practical, real-world applications, and resource managers and other practitioners will learn the most appropriate methods of understanding dynamic processes and making projections about the implications of their decisions.

资源管理中的生态建模:深入探讨与实践指南 本书汇集了生态学、环境科学和应用数学领域的尖端研究成果,旨在为资源管理者、政策制定者和科研人员提供一套全面、系统的工具和方法论,以应对日益复杂的全球性资源挑战。不同于传统的、侧重于单一物种或特定生态过程的分析方法,本书着重于构建和应用跨尺度的、集成的生态模型,以模拟和预测自然资源系统(如森林、水体、渔业和农业生态系统)在不同管理干预和气候变化情景下的动态响应。 第一部分:生态建模的基础与框架 本部分奠定了生态建模的理论基石。我们首先回顾了生态系统动力学中的核心概念,包括种群增长模型(如Logistic和离散时间模型)、物种相互作用(捕食、竞争、寄生)的数学描述,以及宏观生态学中的能量流动和物质循环理论。关键在于建立一个清晰的认知:模型并非对现实的完全复制,而是对特定问题域的抽象和简化,其有效性取决于其对所关注过程的解释力和预测力。 接着,我们深入探讨了不同类型的生态模型及其适用场景: 确定性模型与随机模型: 详细分析了微分方程组(ODE/PDE)驱动的确定性模型在预测系统平均行为方面的优势,以及引入随机过程(如Lévy过程、马尔可夫链)的随机模型在捕捉生态系统不确定性和极端事件(如火灾、疾病爆发)中的必要性。 基于个体的模型(ABM)与基于群体的模型(IBM): 阐述了ABM如何通过模拟单个生物体的决策和空间异质性来涌现出宏观生态现象,这在模拟具有复杂行为(如迁移、觅食策略选择)的物种管理中尤为重要。对比了IBM在处理大规模、同质化种群结构时的计算效率。 状态空间模型与数据同化: 重点讨论了如何利用卡尔曼滤波、粒子滤波等技术,将实时监测数据有效地融入到模型结构中,从而持续校准和改进模型的预测准确性,实现更及时的管理决策支持。 第二部分:水资源与水文生态系统建模 水资源的管理是资源保护的核心挑战之一。本部分专注于水文-生态耦合模型的构建。我们详细分析了如何将地表水文过程(降雨-径流、蒸散发)与地下水流动模型(如MODFLOW的扩展)相结合,并将其与水生生物的生命周期模型(如鱼类生长、藻类水华爆发的动力学)进行耦合。 案例研究包括: 1. 流域尺度的水资源分配模型: 构建了考虑农业灌溉需求、城市用水约束以及生态基流(Environmental Flows)需求的优化模型。这涉及多目标优化技术,用于平衡不同利益相关者之间的水权冲突。 2. 湖泊富营养化预测系统: 深入剖析了氮、磷在水体中的生物地球化学循环模型。重点讨论了沉积物释放过程的建模,以及如何利用模型来评估生态修复措施(如清淤、控源截污)的长期效果。 第三部分:陆地生态系统:森林与生物多样性管理 在陆地资源管理方面,本书提供了处理森林生态系统复杂性的先进工具。我们超越了简单的林分生长模型(如LiDAR驱动的生长模型),转向更具动态性的结构化模型。 基于过程的森林生长与碳循环模型(PBMs): 详细介绍了如何整合光合作用、呼吸作用、木材形成和凋落过程的微观机制,以模拟森林冠层结构对气候变化的敏感性。这包括对森林干扰因子(如病虫害扩展的反应扩散模型)的集成。 景观生态学与破碎化分析: 引入了基于格网的景观模型,用于评估栖息地连通性、廊道设计和物种扩散潜力。讨论了如何将最小可行种群(MVP)的概念融入到景观规划中,确保关键物种的长期生存。 可持续采伐与轮伐规划: 针对商业林业,构建了长期最优采伐策略的动态规划模型,考虑了木材市场价格波动、生态系统服务价值(如水土保持)以及生物多样性目标。 第四部分:渔业与海洋资源的可持续性 海洋和淡水渔业的管理依赖于对种群动态的准确估计和对捕捞努力量的精确控制。本部分聚焦于适应性资源管理(Adaptive Harvest Management, AHM)的实施。 年龄结构化种群模型(ASPM)与维塔模型(Virtual Population Analysis, VPA): 详细阐述了如何构建和参数化这些模型,特别是处理观测误差和过程噪声。讨论了在数据稀疏的渔业中,如何使用贝叶斯方法来量化不确定性。 生态系统方法(Ecosystem Approach to Fisheries, EAF): 引入了食物网模型(如生态营养学模型, Ecopath with Ecosim)来评估捕捞活动对整个海洋食物网的级联效应。重点是如何在模型中显式地纳入非目标物种(Bycatch)和关键栖息地(如珊瑚礁、海草床)的脆弱性。 海洋空间规划中的动态模型: 探讨了将时间动态模型与地理信息系统(GIS)相结合,以优化海洋保护区(MPA)的网络布局,实现对洄游性物种的最佳保护和渔业产出的最小损失。 第五部分:模型验证、不确定性分析与决策支持 任何模型的价值最终取决于其在现实世界中的应用和可信度。本部分强调了严谨的科学方法论。 模型校准、验证与敏感性分析: 提供了从历史数据拟合到独立数据预测的全流程验证策略。详细介绍了Sobol指数法等高级敏感性分析技术,用以识别模型中对输入参数变化最敏感的环节,从而指导数据收集的优先级。 集成与不确定性量化: 讨论了如何通过集合预报(Ensemble Forecasting)来整合多个不同结构模型的预测结果,从而获得更稳健的预测区间。着重介绍了蒙特卡洛模拟和贝叶斯层次模型在量化所有来源不确定性(参数、结构、驱动力)方面的应用。 从模型到管理行动: 最后,本书探讨了如何将复杂的模型输出转化为可操作的政策建议。这包括构建决策树、风险评估矩阵,以及将生态模型与经济模型(如净现值分析)相结合,进行综合成本效益分析。目标是确保科学模型能够有效地指导资源管理的实际执行和评估。 本书的最终目标是培养读者利用现代计算工具和生态学原理,构建可靠、透明且具有前瞻性的资源管理决策支持系统。它不仅是一本技术手册,更是一份引导跨学科合作、促进可持续资源利用的路线图。

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读后感

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用户评价

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作为一名正在进行生态学研究的研究生,我一直在寻找能够拓展我视野、加深我专业理解的学术著作。《Ecological Modeling for Resource Management》这个书名立刻吸引了我,因为它直接触及了我研究中最核心的工具之一——生态模型,并且明确了其应用方向——资源管理。我希望这本书能够提供一些当前生态建模领域的前沿研究进展和理论突破,比如关于复杂生态系统交互作用的模型,或者能够模拟气候变化对生态系统影响的动态模型。同时,我更关注的是模型在实际资源管理决策中的应用。例如,如何利用模型来优化渔业捕捞配额,如何评估不同森林管理措施对生物多样性的影响,或者如何制定有效的野生动物保护区域。这本书会不会提供一些成功的案例分析,展示模型是如何被采纳并对决策产生实际影响的?我希望书中能够深入探讨模型在政策制定过程中的作用,以及如何将科学模型的结果有效地传达给政策制定者和公众,以促进科学决策的采纳。此外,我也希望这本书能够讨论模型的可解释性、可信度和伦理问题。模型毕竟是对现实世界的简化,如何确保模型的可靠性,如何避免模型的滥用,这些都是我非常关心的问题。如果这本书能够在这方面提供深刻的洞察,那将对我未来的学术研究和职业发展都大有裨益。

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我是一名从事自然资源经济学研究的学者,在研究过程中,常常需要借鉴生态学的方法和工具。《Ecological Modeling for Resource Management》这个书名立刻引起了我的注意,因为我一直致力于将生态系统的健康状况与经济效益联系起来,而生态模型无疑是连接这两者的重要桥梁。我期待这本书能够提供一套严谨的理论框架,解释生态模型如何量化生态系统的承载能力、生产力以及对人类活动的响应。尤其重要的是,我希望书中能够深入探讨如何将这些生态模型与经济模型相结合,从而进行更全面的资源管理评估。例如,如何在模型中纳入经济因素,如成本效益分析、机会成本等,以指导资源的配置和利用决策。我对于书中是否会介绍一些针对特定资源(如水、森林、渔业、土壤)的建模方法和应用案例非常感兴趣。这些案例能否展示模型在制定可持续的采掘、利用和保护策略方面的有效性?此外,我希望这本书能够讨论模型在评估不同政策情景下环境和社会经济影响方面的能力,以及如何利用模型来进行风险评估和不确定性分析。如果书中能提供关于模型验证、校核以及模型不确定性传播的深入讨论,那将对我研究的科学性和可靠性有极大的帮助。这本书对我来说,不仅是了解生态建模,更是要探索如何将生态模型的功能最大化,服务于更科学、更可持续的资源管理实践。

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这本书的书名《Ecological Modeling for Resource Management》让我联想到了环境保护和可持续发展这样重要且紧迫的议题。我是一个对自然世界充满好奇的普通读者,我一直想了解,我们人类是如何通过科学的方法来理解和管理我们赖以生存的自然资源,以确保它们能够持续地为后代提供服务。这本书是否能够以一种比较通俗易懂的方式,向我介绍生态模型的基本原理?我希望它能帮助我理解,为什么我们需要建模,以及模型能够帮助我们解决哪些具体的问题。比如,当一个区域的森林资源面临枯竭的风险时,我们如何通过建模来预测未来的变化趋势,并制定相应的保护和恢复措施?或者,在面临水资源分配的挑战时,生态模型又扮演着怎样的角色?我期待这本书能够提供一些生动的例子,让我们能够更直观地感受到生态模型在应对现实挑战中的实际作用。而且,我希望这本书能够不仅仅停留在理论层面,而是能够引导读者思考,作为普通人,我们应该如何通过自己的行动来支持可持续的资源管理,即使我们不是专业的建模者。如果这本书能够激发我更深层次的思考,并给予我一些实际的行动建议,那将是一次非常有意义的阅读体验。

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我最近在寻找一本能够帮助我理解和应用定量分析方法来解决实际环境问题的书籍,而《Ecological Modeling for Resource Management》这个书名正是我所需要的。我对于生态建模这一领域虽然有所耳闻,但对其具体的操作流程、所需的数学工具以及模型的验证和评估等方面了解不多。我希望这本书能够从基础概念入手,循序渐进地讲解生态模型是如何构建的,包括数据收集、模型选择、参数估计等关键步骤。更重要的是,我希望这本书能够提供一些具体的建模软件或编程语言的介绍,例如R语言或者Python,以及如何利用这些工具来实现模型的开发和分析。毕竟,理论知识固然重要,但能够将其转化为可执行的操作,解决实际问题,才是最有价值的。我还在思考,书中是否会涉及一些关于不确定性分析和敏感性分析的内容。在生态系统中,存在着许多不可预测的因素,而模型的输出往往带有一定的不确定性。学会如何量化和处理这些不确定性,并识别模型中哪些参数对结果影响最大,对于做出可靠的管理决策至关重要。如果这本书能够在这方面提供清晰的指导,那就太棒了。我期待着它能成为一本集理论与实践于一体的优秀教材,让我能够真正掌握生态建模的精髓。

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这本书的书名《Ecological Modeling for Resource Management》听起来就充满了知识的深度和实用的价值,尤其对于我这种对环境保护和可持续发展领域有着浓厚兴趣的读者而言,简直是量身定制。我一直对如何科学地利用自然资源,同时又不破坏生态系统的平衡感到好奇。这本书似乎能够提供一套系统的理论框架和实操方法,帮助我们理解复杂的生态系统是如何运作的,以及如何通过建模来预测不同管理策略可能带来的后果。我尤其期待它在如何量化和评估资源的可持续性方面能提供一些启发性的见解。例如,在面对日益严峻的森林砍伐、水资源短缺、生物多样性丧失等挑战时,我们应该如何制定更有效的管理计划?这本书会不会涉及到具体的案例研究,通过分析现实世界中的问题,来展示生态模型在解决这些实际难题时的威力?我设想,这本书可能会深入探讨不同类型的生态模型,比如种群动态模型、物种分布模型、生态系统功能模型等等,并解释它们各自的应用场景和局限性。对于我这样非专业背景的读者来说,是否能以易于理解的方式呈现这些复杂的概念,也是我非常关注的一点。如果书中能配以清晰的图表和生动的例子,那就再好不过了,这样可以帮助我更好地掌握模型构建和应用的核心要义。总而言之,我对这本书充满了期待,希望它能成为我在理解和实践生态资源管理方面的一本得力助手。

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