基于复杂适应系统理论食物链建模与仿真

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1、中文摘要食物链是生态系统的重要组成部分和存在形式。食物链的研究对理解生态系统的性质和规律，解决生态问题具有重要的作用。食物链是典型的复杂系统，传统的研究方法疑有很大的局限性。复杂系统理论的发展，特别是复杂适应系统理论和方法的出现，为食物链的研究开辟了新的途径。本文首先基于复杂适应系统理论，建立了一个食物链基本模型。该模型采用比较典型的革原生态系统中的食物链佟为建模对象。模型由环境、植物主体、草食动物主体、肉食动物主体以及主体之间、主体和环境之间的行为交互规则组成。模型的环境是革原，其中生存饕植物和各种动物主体。这些动植物主体通过捕食关系构成食物链。通过对各种动植物主体的属性和行为规则的

2、抽取和建模，该模型尽量全露的反映各种食物链的普遍鹚性。然后使用Java编穰技术，在Swarm仿真平台上实现了模型。该模型的实现仿真平台中，可以方便的定制食物链中生物的种类、数量及相互关系，从丽模拟现实中不同组成和结构的食物链。该实现平台可通过图形爨面对模型仿真进行控制和设置，并将仿真的相关状态和数据以图形化方式输出。然艨使用该模型对不同组成和结构的食物链进行了仿寞。仿真结果较好的反映了现实食物链的一些性质和现象。通过模型仿真，从定性层面观察和分析了食物链的种群数量动态，以及食物链的组成及结构与食物链的宏观性质之间的关系。为了更好的反映食物链的进化特征，在基本模型的基础上，探索性的构建了

3、食物链初步的个体进化模型和整体进化模型。仿真结果能反映现实食物链进化的～些特征。关键词：复杂适应系统，食物链，基于主体建模，仿真ComplexAdaptiveSystemTheoryBasedFoodChainModelingandSimulationGraduateName：LiuCongMajor：ComputerAppliedTechnologyDirectedby：ZengJian—chao，WangHong—GangAbstractFoodchainsaretheprimarycomponentsandexistingformofecosystem．Theresearches

4、offoodchainsaresignificantintheunderstandingofecosystemandsolvingtheecologicalproblems．Foodchainsaretypicalcomplexsystems，SOtraditionalmethodsareineffectiveonthem．Thedevelopmentofcomplexsystemtheory,especiallytheintroductionofcomplexadaptivesystem(CAS)theory,hasprovidedanewwayfortheresearchoffoo

5、dchains．Based011theCAStheory,afundamentalfoodchainmodelisestablished．Themodelingobjectisthefoodchainingrasslandecosystemwhichisarepresentativeone．Themodelconsistsofenvironment，grassagents，herbivoreagents，carnivoreagentsandinteractionrulesamongagentsorbetweenagentsandenvironment．Theenvironmentisg

6、rasslandwheregrassandanimalagentsexist。Predationrelationslinktheseagentstoformthefoodchain。Byextractingandmodelingthepropertiesandbehaviorrulesofgrassandvariousanimals，themodeltriestoreflecttheconlmoncomprehensivepropertiesofallkindsoffoodchains．TheJavaprogrammingtechnologyisusedtoimplementthemo

7、delontheSwarmsimulationplatform。Thespecies，amountsandinteractionrulesofagentsinfoodchaincanbesetconvenientlytosimulatefoodchainswithdifferentcompositionsandstructures．Inaddition,therearegraphicuserinterfacetocontrolandsetups