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#1 2026-03-13 22:24:42 | 只看该作者
#2 2026-03-14 09:45:48 | 只看该作者
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2026.3.14
確定編程語言爲Python，使用個體建模（Agent-Based Modeling, ABM），語言爲Python，框架爲Mesa。
ABM 由Agent、環境、規則、交互拓撲四大核心模塊構成，即：
1. Agent（主體）
定義：系統的基本決策單元，可對應人、企業、動物、車輛、細胞、機器人等。
核心屬性：狀態（如健康 / 感染、有錢 / 沒錢）、特徵（年齡、偏好、位置）、資源、記憶。
行爲規則：感知→決策→行動的邏輯（如 “行人靠右走”“投資者追漲殺跌”“病毒接觸傳播”），通常是有限理性的啓發式規則，而非完美最優決策。
2. 環境（Environment）
爲 Agent 提供活動空間與約束（如地理空間、網絡拓撲、資源池、物理規則）。
可靜態（如固定網格）或動態（如資源消耗、環境變化）。
3. 交互規則（Interaction Rules）
Agent 之間、Agent 與環境的互動機制（如碰撞避免、信息傳遞、交易、感染、競爭 / 合作）。
決定系統演化的核心動力。
4. 交互拓撲（Topology）
Agent 的連接 / 鄰居關係（如網格、隨機網絡、小世界網絡、無標度網絡），影響信息 / 影響的傳播範圍與速度。
第一步我計劃從地圖（Environment）開始，採用網格形式，網格大小1km*1km，總地圖大小300*300，溫度帶採用固定的形式，第一版先不考慮季節變化、天氣變化和生物羣系演替（但是有恢復和破壞）。使用雙層噪聲邏輯，柏林噪聲（Perlin Noise）生成高度，並結合緯度溫度帶與溼度噪聲來確定生物羣系，生物羣系用Whittaker 生物羣系分類模型。藉助gemini的deep search我收集到以下淨初級生產力(NPP)表格（https://gemini.google.com/share/0bcb3465a31d）：
| 生物羣系 | 平均NPP (g/m²/yr) | 全球總面積 (10⁶ km²) | 全球總產出 (10⁹ t/yr) | 關鍵限制養分 |
| :---- | :-------------- | :-------------- | :--------------- | :------- |
| 熱帶雨林 | 2200 | 17.0 | 37.4 | 磷、鈉 |
| 熱帶季節林 | 1600 | 7.5 | 12.0 | 水分季節性 |
| 溫帶落葉林 | 1200 | 7.0 | 8.4 | 氮 |
| 溫帶針葉林 | 1300 | 5.0 | 6.5 | 氮、熱量 |
| 溫帶草原 | 600 | 9.0 | 5.4 | 氮、水分 |
| 北方針葉林 | 800 | 12.0 | 9.6 | 氮、熱量 |
| 稀樹草原 | 900 | 15.0 | 13.5 | 氮、水分脈衝 |
| 地中海灌叢 | 700 | 8.5 | 6.0 | 水分夏季缺失 |
| 苔原 | 140 | 8.0 | 1.1 | 氮、熱量 |
| 荒漠 | 40 - 90 | 18.0 - 42.0 | 1.6 - 1.7 | 水分、氮 |
| 極地冰原 | ~0 (宏觀) | 38.0 | ~0 | 極度低溫、液態水 |
|水 | 不計入 |--------------- | ---------------- | -------- |
現代地球的頂掠通常位於第四或第五營養級，具體取決於生態系統的複雜程度。
常規營養級劃分：
| 營養級 | 典型生物 | 角色 |
| --------- | -------------------- | ----- |
| 第一營養級| 植物、藻類 | 生產者 |
| 第二營養級| 草食動物（斑馬、兔子） | 初級消費者 |
| 第三營養級| 小型肉食動物（狐狸、蛇） | 次級消費者 |
| 第四營養級 | 中型肉食動物（狼、豹） | 三級消費者 |
| 第五營養級 | 頂級掠食者（虎、大白鯊、北極熊） | 四級消費者 |
根據林德曼效率（10%法則），能量每傳遞一個營養級損失約90%。森林的 2200 NPP 並不等於 2200 的“食物”。很大一部分是不可食用的木材，引入可食用係數（Edibility Factor, EF）。
因此得到公式：
再根據
Barbour, Michael G所著的Terrestrial plant ecology:
About 10% of NPP is consumed by biophage herbivores for typical terrestrial
vegetation. The percentage varies with vegetation: 2-3% for desert scrub or arc¬
tic/alpine tundra, 4-7% for forest, 10-15% for temperate grasslands with minimal
grazing, and 30-60% for African grasslands or grasslands managed for domesti¬
cated animals. The percentage can also fluctuate from year to year. Episodic out¬
breaks of herbivores such as tent caterpillars, locusts, budworms, rabbits, voles,
lemmings, or pathogenic microbes may raise the consumption to 50-100% of NPP.
（對於典型的陸地植被，大約10%的淨初級生產力 (NPP) 被食草性生物消耗。這個百分比因植被類型而異：沙漠灌木或北極/高山苔原爲2-3%，森林爲4-7%，放牧最少的溫帶草原爲10-15%，非洲草原或爲家畜管理的草原爲30-60%。這一百分比也可能隨年份波動。像帳篷毛毛蟲、蝗蟲、芽蟲、兔子、田鼠、旅鼠或致病微生物等食草生物的偶發性爆發，可能將消耗率提高到NPP的50-100%。）
（https://z-library.sk/book/Yv34Qpp8Om/terrestrial-plant-ecology.html）
其中有用數據有：
一級營養級到二級營養級的傳遞總效率（含EF計算後的結果）：
極地冰原/苔原/荒漠：2-3%
森林：4-7%
溫帶草原：10-15%
家畜放牧的草原：30-60%
可以由此倒推EF。
結合生物羣系複雜度可以得到以下表格：
| 生物羣系 | NPP | EF | 有效可食NPP | 營養級 | 傳遞係數 | **頂掠可得能量** |
| --------- | ------- | ---- | ------- | --------- | ------ | ---------- |
| **熱帶雨林** | 2200 | 0.20 | 440 | 第五級 | 0.0002 | **0.088** |
| **熱帶季節林** | 1600 | 0.25 | 400 | 第五級 | 0.0002 | **0.080** |
| **溫帶落葉林** | 1200 | 0.30 | 360 | 第四級 | 0.002 | **0.720** |
| **溫帶針葉林** | 1300 | 0.18 | 234 | 第四級 | 0.002 | **0.468** |
| **稀樹草原** | 900 | 0.60 | 540 | 第四級 | 0.0015 | **0.81** |
| **溫帶草原** | 600 | 0.80 | 480 | 第四級 | 0.0015 | **0.72** |
| **北方針葉林** | 800 | 0.12 | 96 | 第四級 | 0.001 | **0.096** |
| **地中海灌叢** | 700 | 0.22 | 154 | 第四級 | 0.001 | **0.154** |
| **苔原** | 140 | 0.25 | 70 | 第三級 | 0.01 | **0.35** |
| **荒漠** | 65 | 0.25 | 26 | 第三級 | 0.01 | **0.163** |
| **極地冰原** | ~0 | ~0 | ~0 | — | — | **~0** |
| **水** | ~0 | ~0 | ~0 | — | — | **~0** |
但是實際現象是雨林中頂掠領地大小比草原的小十倍左右，另外具有飛行能力的龍在草原上的捕食效率可能遠大於雨林中的，因此以上模型還不完善，同時雨林的營養級和EF也還有討論餘地，待後續完善......
若有謬誤，懇請告知。
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#3 2026-03-18 17:52:39 | 只看该作者
- shiningdracon
- 寻道龙
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- Posts: 4,399
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@羽落 寫道: | 第一營養級| 植物、藻類 | 生產者 || 第二營養級| 草食動物（斑馬、兔子） | 初級消費者 || 第三營養級| 小型肉食動物（狐狸、蛇） | 次級消費者 || 第四營養級 | 中型肉食動物（狼、豹） | 三級消費者 || 第五營養級 | 頂級掠食者（虎、大白鯊、北極熊） | 四級消費者 |
這個營養級對應其實有問題，營養級並不正比於體型，頂級掠食者不等於營養級位置高。比如草原頂級掠食者主食是大型食草動物，營養級算三級。還要考慮一個物種可能喫多種獵物，屬於多個營養級。或許只有海里的大魚喫小魚相對確定一些。
以龍為本
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#4 2026-03-19 14:01:45 | 只看该作者
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[↑] @shiningdracon 寫道: 這個營養級對應其實有問題，營養級並不正比於體型，頂級掠食者不等於營養級位置高。比如草原頂級掠食者主食是大型食草動物，營養級算三級。還要考慮一個物種可能喫多種獵物，屬於多個營養級。或許只有海里的大魚喫小 …
是的，但是我苦惱於如何還原不同食物鏈，如果用加權的方式權重就變成了一個新問題。
若有謬誤，懇請告知。
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#5 昨天 13:01:00 | 只看该作者
#6 今天 15:19:08 | 只看该作者
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找這些數據真是費時費力啊，ai找數據也常常劃成完全不相干的部分，並沒有節省多少時間。實在是找不動了，按初步搜索的結果全部設置爲四級營養級吧...... ![[嗝屁]](/forum/img/smilies/haku/haku-die.svg)
更新後的表格如下：
| 生物羣系 | NPP | EF | 有效可食NPP | 營養級 | 傳遞係數 | **頂掠可得能量** |
| --------- | ------- | ---- | ------- | --------- | ------ | ---------- |
| **熱帶雨林** | 2200 | 0.20 | 440 | 第四級 | 0.001 | **0.440** |
| **熱帶季節林** | 1600 | 0.25 | 400 | 第四級 | 0.001 | **0.400** |
| **溫帶落葉林** | 1200 | 0.30 | 360 | 第四級 | 0.001 | **0.360** |
| **溫帶針葉林** | 1300 | 0.18 | 234 | 第四級 | 0.001 | **0.234** |
| **稀樹草原** | 900 | 0.60 | 540 | 第四級 | 0.001 | **0.540** |
| **溫帶草原** | 600 | 0.80 | 480 | 第四級 | 0.001 | **0.480** |
| **北方針葉林** | 800 | 0.12 | 96 | 第四級 | 0.001 | **0.096** |
| **地中海灌叢** | 700 | 0.22 | 154 | 第四級 | 0.001 | **0.154** |
| **苔原** | 140 | 0.25 | 70 | 第四級 | 0.001 | **0.070** |
| **荒漠** | 65 | 0.25 | 26 | 第四級 | 0.001 | **0.026** |
| **極地冰原** | ~0 | ~0 | ~0 | — | — | **~0** |
| **水** | ~0 | ~0 | ~0 | — | — | **~0** |
發現雨林對頂掠的貢獻值仍然低於草原，計劃添加每個網格的捕獵成功率來修正。但這可能又得帶一些主觀色彩來取值了。 ![[流淚笑]](/forum/img/smilies/dragn/dragn-crysmile.svg)
若有謬誤，懇請告知。
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