生物种群作为一种可再生资源，除了对人们的生活产生直接的经济价值外，还具有极其重要的生态环境价值，因此，对生物资源的开发，必须以经济、生态效益为中心，将利用率控制在其再生力以内，使得生物资源得以保护和增值，从而达到对其可持续利用的目的。 近些年来，人们越来越关注具有年龄结构和空间扩散的时变种群动力系统的最优控制问题，本文在泛函分析和最优控制理论的基础上，主要研究具状态观测的单种群系统的最优控制问题，依据内容，本文分为三个部分： 第一部分是前言，它主要介绍了本文选题的背景，意义和种群系统的模型，研究现状以及一些预备知识。 第二部分讨论了一类具有年龄分布的非线性种群系统的最优控制问题.用特征线法表示出偏微分方程的形式解，利用Ekeland变分原理，Gronwall引理和共轭系统证明了最优控制的存在性，并借助于法锥概念得到了最优控制的必要性条件。 第三部分讨论了一类非线性种群扩散系统的最优收获问题，根据预备知识，利用紧性定理和先验估计，证明了系统最优控制的存在性.由法锥概念得到了控制问题的最优必要条件。