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晚期恐龙生存的微分方程模型

已有 6956 次阅读 2012-5-6 14:28 |系统分类:科研笔记|关键词:学者| 恐龙, 临界点, auto, 模型, 重金属

  在这个模型中,假设重金属累积为A,恐龙数量为B.
  随着恐龙数量的增加,导致带入的重金属累积增加。
  但是重金属本身也存在一个随时间流失的可能,比如雨水冲击、土壤掩埋等。因此可以用下面的方程(1)来表示重金属元素的积累过程。
  而随着重金属累积增加,又导致恐龙孵化率下降,进而减少恐龙数量。另外还可以注意到,一个种群的生存需要一定的个体数量的维持,如果个体数量太少,则无法维持种群的延续。故在恐龙数量增长方程中,还要增加一个数量过少而导致恐龙灭绝的一项。这一项采用S型函数,也就是说,如果恐龙数量B小于临界点k,则该项导致恐龙数量呈现指数形式快速减少,并最终减少为零。而若恐龙数量大于临界点,则该项为零,对于恐龙数量的变化没有影响。
  综合在一起,恐龙数量变化方程可以采用下面的方程(2)来表示。
  
  通过小心设置两个方程中的系数:a, b, c, e, k, α, β,可以得到该方程的一个数值解对应的曲线为:
  
  图1 理论计算的恐龙数量与恐龙居住地重金属含量之间的关系
  (图中各参数已经做了归一化处理,以便可以互相比较)

  这里可以利用赵资奎等[1]提供的恐龙蛋壳中的铱含量的数据,利用多项式进行数据的拟合,得到如下的曲线:
  
  图2 实验获得的白垩纪晚期恐龙蛋壳内铱含量变化曲线

  红色为拟合以后的曲线,反映了铱含量的趋势变化。可以看出铱含量在这一期间开始的时候没有什么变化,到了后来,可能随着恐龙数量的增加,导致铱含量迅速上升,在因为铱含量增加导致恐龙蛋孵化率下降,这引起恐龙整体数量的下降,地区的铱含量也开始逐渐下降。这与理论的预测还是比较接近的。

  参考文献:
  [1] 赵资奎, 毛雪瑛, 柴之芳, 等. 广东南雄盆地白垩系-第三系(K/T)交界恐龙蛋壳的铱丰度异常. 中国科学D辑: 地球科学, 1998, 28: 425-430.


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