[发明专利]有机污染物影响下的水生生态系统种群数量的预测方法

说明书

本发明所述有机污染物影响下的水生生态系统种群数量预测方法，通过分析污染物在生物体内传递转化的过程，建立单一物种的生物体内污染物转化模型(单一物种生物积累模型)，进而得到水生生态系统的生物体内有机污染物浓度受摄食行为影响下的变化情况模型；通过分析污染物浓度与种群死亡率之间的关系，建立了单一物种有机污染物毒性效应模型；在Lotka‑Volterra模型基础上，引入单一物种有机污染物毒性效应模型后，完成了污染物影响下的水生生态系统食物网种群数量动态模型的构建，以对水生生态系统污染物影响下种群数量的变化进行预测，为研究种群生存阈值、如何保持生态平衡和健康的生态系统提供重要手段和科学的理论依据。

技术领域

本发明涉及有机污染物影响下不同生物多样性水平的生物种群数量变化情况技术领域，具体涉及一种有机污染物影响下的水生生态系统种群数量的预测方法。

背景技术

Lotka和Volterra分别在1925年和1928年提出描述种间关系的相同的数学模型，被称为Lotka-Volterra模型。它主要是通过把种内竞争关系和种间竞争关系相结合来描述两种群数量的动态变化过程(公式1-2)。

式中，α₁₂,α₂₁是竞争系数；K₁和K₂分别是针对物种1和物种2的环境承载力；N₁和N₂分别是物种1和物种2的种群数量；r₁和r₂分别是两物种相应的最大内禀增长率。该模型主要通过个体占据的资源空间来表示其对于种群增长的阻滞作用。1/K₁可以理解为物种1的个体占据的资源空间，N₁/K₁就是物种1已占据的资源空间，则物种2已占据的资源空间对物种1的影响还需要在N₂/K₁的基础上乘以相应的竞争系数α₁₂。物种2种群数量的表达方式同理。Lotka-Volterra模型从较为宏观的角度表示出了种群间相互作用的关系，到现在仍然是人们广泛研究的对象和实际应用的基础。

随着工业化进程的加快和环境污染问题的日益严重，污染物对自然界生物个体和种群的影响也越来越大，甚至已经威胁到了物种的日常生存。为了研究污染物对种群的作用机理和动态影响，基于种群生态模型研究的生态毒理动力学研究由T.G.Hallam教授及他的学生在20世纪80年代拉开了序幕。但是目前有关污染物影响下种群数量预测方法的研究更多还是集中在对于特定预测模型平衡点、各种群共存阈值条件以及生存灭绝分界曲线等理论特性上，缺乏可以直接应用于实际自然生态系统中去的预测方法。

发明内容

本发明通过分析污染物在生物体内传递转化的过程，建立单一物种的生物体内污染物转化模型(即生物积累模型)；通过分析污染物浓度与种群死亡率之间的关系，建立单一物种毒性效应模型；在Lotka-Volterra模型基础上，引入毒性效应模型，进而完成污染物影响下的水生生态系统食物网种群数量动态模型的构建，以对水生生态系统污染物影响下种群数量的变化进行预测，为保持生态平衡和如何保持健康的生态系统提供重要手段和科学依据。

本发明技术方案如下：

有机污染物影响下的水生生态系统种群数量预测方法，包括如下步骤，

S1、通过有机污染物在生物体内的传递转化过程，构建生物体内污染物转化模型，进而得到水生生态系统生物体内有机污染物浓度受摄食行为影响下的变化情况模型；

S2、通过所述生物体内污染物转化模型，针对导致生物体死亡时累积的有机物污染物相同，建立等效关系式，获取水体中有机污染物浓度受生物体摄取的影响变化情况模型，

S3、通过分析有机污染物浓度与生物致死率的数据，对生物体的物种敏感度分布模型的拟合效果进行对比，构建单一物种有机污染物毒性效应模型；