Elemente

de

ECOLOGIE NUMERICĂ ŞI MODELARE

 Liviu

DRAGOMIRESCU

Alexandru-Ionuţ

PETRIŞOR

ISBN 978-973-734-477-9

 Orice reproducere parţială sau totală făcută fără avizul scris al autorilor constituie infracţiune şi se pedepseşte conform Legii 8/1996.

Copertele: Ancuţa Becherescu

© Liviu Dragomirescu, Alexandru Ionuţ Petrişor, Bucureşti, 2009


Cuprins extins

 

Cuprins extins

Cuvânt înainte

Capitolul 1. Introducere

1.1. Stiinte formale versus stiinte experimentale sau de observatie

1.1.1. Afirmaţii adevărate, false şi indecise încă

1.1.2. Evoluţia unei ştiinţe şi revoluţii în cadrul acesteia

1.1.3. Formularea de noi întrebări, de afirmaţii indecise încă

1.1.4. Stabilirea valorii de adevăr a afirmaţiilor indecise încă

1.1.5. Cum procedează matematica

1.1.6. Cum procedează ştiinţele experimentale şi/sau de observaţie

1.2. Introducere în ecologia numerică

1.2.1. Ce înseamnă ecologie numerică

1.3. Modelarea in ecologie

1.3.1. Modelarea în ecologie

1.3.2. Strategiile modelării ecologice

1.3.3. Variaţia exponenţială a mărimii populaţiei (Botnariuc N. şi Vădineanu A., 1982)

1.3.4. O abordare sistemică a viitorului omenirii

1.3.5. Un model matematic al speciaţiei geografice cu centru de origine

1.4. Elemente de logicã

1.4.1. Noţiunea

1.4.2. Mecanismul definirii

1.4.3. Judecata

1.4.4. Principii ale logicii clasice

1.4.5. Pătratul logic

1.4.6. Raţionamentul

Capitolul 2. Momente şi indicatori de formă

2.1. Momente de ordinul k

2.2. Asimetria

2.3. Boltirea şi excesul

Capitolul 3. Analiza factorilor semnificativi într-un ecosistem şi predicţia comportării unor parametri ai acestuia

3.1. Problema comparării a două medii

3.2. Problema comparării simultane a k medii

3.2.1. Analiza varianţei (ANOVA)

3.2.2. Analiza varianţei: metode neparametrice – testul Kruskal-Wallis

3.3. Regresia

3.3.1. Regresia lineară

3.4. Problema comparării a două biocenoze

Capitolul 4. Taxonomia numerică: etape, algoritmi, concepţii asupra construcţiei şi aplicării ei

4.1. Definiţii

4.2 Tipuri de metode de clasificare

4.3. Concepţii în taxonomia numerică

4.3.1. Concepţia “occidentală”

4.3.2 Concepţia “orientală”

4.3.3. Concepţia “românească”

4.4. Algoritmi de clasificare ierarhică aglomerativi - metode uzuale

4.4.1. Algoritmul  celui mai apropiat vecin (metoda simplei legături)

4.4.2. Algoritmul celui mai îndepărtat vecin ( metoda legăturii complete)

4.4.3. Algoritmi de legături medii

4.4.4. Algoritmul Buser şi Baroni-Urbani

4.4.5. Omogenitatea hI

4.4.6. Algoritmul de clasificare naturală aglomerativă (Dragomirescu)

4.4.7. Omogenitatea h*

4.4.8. Omogenitatea H*

4.4.9. Metoda de clasificare naturală divizivă (Watanabe)

4.5. În loc de concluzii

4.6. Studiu de caz

4.6.1. Sursa şi descrierea datelor

4.6.2. Prelucrarea datelor în laborator şi rezultate

4.6.3. Concluziile studiului de caz

Capitolul 5. Elemente de teoria probabilităţilor

5.1. Notă istorică

5.2. Conceptul de probabilitate

5.3. Accepţiunea de probabilitate obiectivă

5.3.1. Definiţia clasică

5.3.2. Definiţia empiristă

5.4. Accepţiunea de probabilitate subiectivă

5.5. Definiţia axiomatică a probabilităţii (Kolmogorov)

5.5.1. Corespondenţe între teoria mulţimilor şi cea a probabilităţilor

5.5.2. Câmp finit de evenimente

5.5.3. Probabilitate (în sens axiomatic) şi câmp finit de probabilitate

5.5.4. Sistem complet de evenimente

5.5.5. Probabilitate condiţionată şi evenimente independente

Capitolul 6. Determinarea mărimii probei

6.1. Determinarea mărimii probei pentru estimarea mediei în populaţie cu un risc α şi o precizie ∆  fixate

6.1.1.  Calculul mărimii probei

6.1.2. Comparare nc cu  nf

6.2. Determinarea mărimii probei pentru estimarea frecvenţei relative F în populaţie

6.2.1. Calculul mărimii probei

6.2.2. Aplicaţie

Capitolul 7. Studiul biodiversităţii

7.1. Măsurile de regularitate pe bază entropică Lloyd şi Ghelardi

7.2. O măsură geometrică a diversităţii - măsura  McIntosh

7.3. Observaţii privind indicii de diversitate în ecologie

7.3.1. Interpretarea diversităţii specifice (Legendre L. şi Legendre P., 1979a şi b)

7.3.2. Generalizarea noţiunii de diversitate (Daget)

7.3.3. Alte variante de modelare  a conceptului de diversitate din ecologie

7.4. Sinteza numerică unidimensională. Probleme rezolvate

7.5. Indicele  de diversitate Simpson

7.6. O măsură geometrică a diversităţii - măsura McIntosh

7.7. Aplicaţii specific ecologice: Modelul log liniar  al  lui Motomura şi modelul "batonului spart" al lui Mac Arthur,  pentru sinteza  într-o ecuaţie  a unei distribuţii de abundenţe.

7.7.1. Modelul "batonului spart" al lui Mac Arthur

Capitolul 8. Studiul comportamentului unei specii prin răspândirea spaţială a unei populaţii

8.1. Aplicaţii ecologice ale distribuţiei Poisson

8.2. Răspândirea întâmplătoare şi modelul distribuţional Poisson

8.3. Aproximarea distribuţiei binomiale prin distribuţia Poisson

8.4. Test preliminar pentru verificarea concordanţei cu o distribuţie Poisson bazat pe egalitatea mediei cu dispersia

8.4.1. Aplicaţie în ecologie (reformulată după Blower et al., pag. 24)

8.5. Teste privind variabila aleatoare a legii Poisson

8.6. Detectarea fasciculelor: testul DAC, Sistemele Informatice Geografice (SIG) şi tehnicile de predicţie spaţială (kriging)

Capitolul 9. Filozofia cercetării corelaţiei în cazul a două dimensiuni

9.1. Filozofia asumării formelor de corelaţie

9.2. Consideraţiile principiale care conduc la evoluţii după curbe exponenţiale, de saturaţie şi logistice

9.3. Cum se pot calcula regresiile după curbe de saturaţie şi logistice

Bibliografie

Contents

About the authors

Postface

 


About the authors

Liviu Dragomirescu had earned a BS degree in Mathematics in 1973 and had specialized in the theory of probabilities in 1974 at the University of Bucharest, and received a PhD in Mathematics in 1988 from the Center of Mathematical Statistics at the Romanian Academy, with the dissertation "Contributions on numeric taxonomy in biology". Working as informatician, he authored a multivariate data analysis software package designed for the entire Romanian research community. Later, he was formed as biometrician in the Victor Babes Institute and the Center for Anthropological Research at the Romanian Academy. Since 1990 he has worked with the Faculty of Biology at the University of Bucharest, becoming Associate Professor in 1996. An IREX scholarship allowed him to specialize in the United States in the “Statistics of ecological zones”. He is member of 6 international and 3 Romanian professional associations. He published 8 books (2 in several editions), 52 papers (17 in international journals), wrote 18 research reports (1 in the US), and delivered over 100 presentations in conferences (24 in the US and Europe). He advised 10 BS theses and 6 Master theses, and was part of 5 doctoral committees with “Gheorghe Mihoc – Caius Iacob Institute of Mathematical Statistics and Applied Mathematics (PhD in Mathematics) and 2 with “Carol Davila” University of Medicine and Pharmacy (PhD in Medicine), and teaches biostatistics since 1998 to the Romanian Olympic Biology Lot. He formed and recommended 10 students for Master and PhD degrees in biology, environmental health sciences and biology in the US. After 2000, he has received Neurofeedback training in the US and introduced, first time in Romania, neurofeedback techniques(biometry applied to enhanced learning), through college-level courses at the Polytechnic University since 2003 and the University of Bucharest, Faculty of Biology, Master of Biosciences since 2008.

Alexandru-Ionuţ Petrişor had earned from the University of Bucharest in 1997 a BS degree with a paper on sustainable urban development, and from the University of South Carolina (United States) an MSPH degree in Biostatistics with a thesis on the Drane-Aldrich-Creangă statistic in 2000 and a PhD with a dissertation on the application of geostatistical techniques in microbial ecology in 2004. Currently he is working on a second PhD with the Faculty of Geography at the University of Bucharest, with a dissertation on the application of spatial statistics in the analysis of territorial systems. He was a researcher with the University of South Carolina, using digital image analysis and the Geographical Information Techniques in the study of microbial ecology issues. Since 2007 he is a researcher at the National Institute for Research and Development in Spatial and Urban Planning URBANPROIECT, Bucharest, and teaches at the “Ion Mincu” University of Architecture and Urbanism in Bucharest classes and studios on statistics and ecology, receiving recently his tenure-track Assistant Professorship. He is member of four national and international professional organizations. Dr. Petrişor has published six books and two chapters, 58 journal papers and 46 abstracts, is the author of selected chapters of 14 urban and spatial plans, and delivered 59 conference presentations (some in the US and France) and 73 courses and lectures. He co-advised three BS papers. His achievements determined the inclusion of his biography in the publications “Marquis Who’s Who”, “Empire Who’s Who” and “Madison Who’s Who” in the US and “Hübner’s Who’s Who” in Austria, as well as in the biomedical experts database – BioMedExperts, and his election to the status of member of “Sigma Xi”, The Scientific Research Society, and the National Registry of Higher Education and Research Experts from Romania.