随机干扰下多稳植被生态系统稳态转换的时间延迟效应研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11305079
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2503.统计物理与复杂系统
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Multiple stable states widely exist in the ecosystem, different steady states correspond to different ecological structures and functions , and can exert different values of ecological services. The multistable ecosystem often shifts between different steady states.As a result,such regime shifts can lead to degradation of ecology and economy. The project utilizes shifts between different steady states in the process of vegetated ecological degradation as the research object, considers the external environmental perturbations and the effect of time delay in the process of system degradation , and establishes a multistable vegetated ecological model containing noise and delay. Based on the delayed Fokker-Planck equation and modified Euler numerical simulation,calculating characteristic parameters of the transition behavior in multistable ecosystems (steady state probability distribution and regime shift time, etc), analyzing the effect mechanism of noise and time delay factors on the warning indicators of regime shifts (including intersection point of regime shift time in two opposite directions,etc) of the ecosystem, exploring the stability and resilience of multistable vegetated ecosystem and revealing the laws of regime shift and vegetated ecological restoration , the implementation of this project depends on the methods of non-equilibrium statistical physics to study complex multistable vegetated ecosystems, utilizes the view of physical phase transition theory to understand the shift mechanism between different steady states in multistable vegetated ecosystems, and provides a reference for vegetated ecosystem restoration.
多稳态现象广泛存在于生态系统中,不同的稳态对应于不同的生态系统结构和功能,并且可产生不同的生态系统服务价值。具有多稳态的生态系统经常会发生不同稳态之间的转换,从而导致生态与经济方面的损失。本项目以植被生态退化过程中的不同稳态之间转换为研究对象,考虑外界环境随机干扰及系统退化过程中时间延迟效应,建立含有噪声和延迟的多稳植被生态系统模型。基于延迟Fokker-Planck方程及改进Euler数值模拟,计算表征多稳生态系统跃迁行为的特征参量(稳态概率分布和跃迁时间等),分析噪声和延迟因素对该系统稳态转换预警指标(两个相反方向稳态跃迁时间的交点等)的影响机制,探讨多稳植被生态系统的稳定性和恢复力,揭示其稳态转变规律及植被生态恢复。本项目的实施在于以非平衡统计物理的方法来研究复杂的多稳植被生态系统,从物理学相变理论的角度理解多稳植被生态系统的稳态之间转换机制,为植被生态系统修复提供一定的参考。

结项摘要

本项目以植被生态退化过程中的不同稳态之间转换为研究对象,考虑外界环境随机干扰及系统退化过程中时间延迟效应,建立含有噪声和延迟的多稳植被生态系统模型。基于延迟Fokker-Planck方程及改进Euler数值模拟,计算表征多稳生态系统跃迁行为的特征参量(稳态概率分布和跃迁时间等),分析噪声和延迟因素对该系统稳态转的影响机制。主要研究结果表明:(1) 建立含有噪声和延迟的多稳植被生态系统模型,噪声和时间延迟会致使多稳植被生态系统从植被态向沙漠态转换,并且能增大转换到沙漠态的概率;(2) 在多稳植被生态系统加入周期信号,噪声关联强度以及时间延迟的变化也会增强或削弱共振现象,而且时间延迟会诱导双共振现象; (3) 建立含有色噪声驱动下的植被生态系统,自关联时间,噪声之间的关联强度和关联时间,以及时间延迟也会致使系统的稳态发生转换及增强转化速率;(4) 建立随机干扰湖泊富营养化生态模型,噪声可以诱导湖泊生态系统从富营养态向贫营养态转换,噪声强度可以增强生态系统在贫营养态的稳定性。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Stochastic delayed monomer-dimer surface reaction model with various dimer adsorption
不同二聚体吸附的随机延迟单体-二聚体表面反应模型
  • DOI:
    10.1140/epjb/e2014-40988-4
  • 发表时间:
    2014-06
  • 期刊:
    European Physical Journal B
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Yang, Tao;Han, Qinglin;Zhang, Chun;Tian, Dong
  • 通讯作者:
    Tian, Dong
Colored noises and time delay induced periodic square calcium wave
有色噪声和时间延迟引起的周期性钙方波
  • DOI:
    10.1007/s12648-014-0624-1
  • 发表时间:
    2015-06
  • 期刊:
    Indian Journal of Physics and Proceedings of the Indian Association for the Cultivation of Science
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Duan, W-L
  • 通讯作者:
    Duan, W-L
Noises-induced regime shifts and -enhanced stability under a model of lake approaching eutrophication
在湖泊接近富营养化的模型下,噪声引起的状态变化和稳定性增强
  • DOI:
    10.1016/j.ecocom.2015.02.005
  • 发表时间:
    2015-06
  • 期刊:
    Ecological Complexity
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Dong Tian;Huili Zhang;Fei Long;Yinghua Xu
  • 通讯作者:
    Yinghua Xu
Delay-enhanced stability and stochastic resonance in perception bistability under non-Gaussian noise
非高斯噪声下感知双稳态的延迟增强稳定性和随机共振
  • DOI:
    10.1088/1742-5468/2015/11/p11005
  • 发表时间:
    2015-11
  • 期刊:
    Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chunhua Zeng;Ruifen Liu;Hua Wang;Dongcheng Mei
  • 通讯作者:
    Dongcheng Mei
Colored Noises-Induced Regime Shifts in a Vegetation Ecological System
有色噪声引起的植被生态系统的变化
  • DOI:
    10.1088/0253-6102/64/2/151
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Communications in Theoretical Physics
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Zhang Chun;Long Fei;Fu Yun-Chang;Zeng Chun-Hua
  • 通讯作者:
    Zeng Chun-Hua

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其他文献

Double stochastic resonance in an insect ecosystem with time delays
具有时间延迟的昆虫生态系统中的双随机共振
  • DOI:
    10.1016/j.physa.2018.11.017
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    PHYSICA A-STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    刘瑞芬;马文锦;曾嘉葵;曾春华
  • 通讯作者:
    曾春华
Non-Gaussian noise-weakened stability in a foraging colony system with time delay
具有时滞的觅食群体系统的非高斯噪声削弱稳定性
  • DOI:
    10.1016/j.physa.2017.11.015
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
    PHYSICA A-STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    董晓慧;曾春华;杨凤藻;关琳;谢清爽;段卫龙
  • 通讯作者:
    段卫龙
肝细胞癌中EGFR-P38 MAPK途径通过miR-675-5p上调PD-L1并通过己糖激酶2下调HLA-ABC
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    癌症
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宁粉;蔡燕娜;盛慧英;郑锐丹;尹曦;卢致琨;苏玲;陈晓丹;曾春华;王海芳;刘丽;刘宗才
  • 通讯作者:
    刘宗才
Second-order algorithm for simulating stochastic differential equations with white noises
模拟白噪声随机微分方程的二阶算法
  • DOI:
    10.1016/j.physa.2019.03.112
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
    PHYSICA A-STATISTICAL MECHANICS AND ITS APPLICATIONS
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    段卫龙;房辉;曾春华
  • 通讯作者:
    曾春华
Transport and time-dependent diffusion of inertial Brownian particle in tri-stable potential
三稳态势中惯性布朗粒子的传输和时间相关扩散
  • DOI:
    10.1140/epjp/s13360-020-00709-w
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL PLUS
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    焦园园;杨凤藻;曾春华
  • 通讯作者:
    曾春华

其他文献

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  • 项目类别:
    地区科学基金项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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