生态学李博版课件3.ppt

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1、NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY生态学李博版课件3 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TEC

2、HNOLOGY种群的概念种群的概念种种群群(population):(population):在在一一定定空空间间中中同同种种个个体体的的组组合合。为为了了强强调调不不同同的的侧侧面面，有有的的生生态态学学家家还还在在种种群群定定义义中中加加进进其其他他一一些些内容，如能相互进行杂交、具有一定结构、一定遗传特性等。内容，如能相互进行杂交、具有一定结构、一定遗传特性等。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY如何理解种群的概念如何

3、理解种群的概念种种群群不不是是个个体体的的简简单单叠叠加加，是是通通过过种种内内关关系系组组成成的的一一个个有有机机统一体或系统。统一体或系统。种种群群是是一一个个自自我我调调节节系系统统，通通过过系系统统的的自自动动调调节节，使使其其能能在在生生态态系系统统内内维维持持自自身身稳稳定定性性。作作为为系系统统还还具具有有群群体体的的信信息息传传递、行为适应与数量反馈控制的功能。递、行为适应与数量反馈控制的功能。种种群群不不仅仅是是自自然然界界物物种种存存在在、物物种种进进化化、物物种种关关系系的的基基本本单单位位，也也是是生生物物群群落落、生生态态系系统统的的基基本本组组成成成成份份，同同时时

4、，还还是是生物资源保护、利用和有害生物综合管理的具体对象。生物资源保护、利用和有害生物综合管理的具体对象。一个物种，由于地理隔离，有时不只有一个种群。一个物种，由于地理隔离，有时不只有一个种群。不不同同种种群群之之间间存存在在明明显显的的地地理理隔隔离离,长长期期隔隔离离有有可可能能发发展展为为不不同亚种同亚种,甚至产生新的物种。甚至产生新的物种。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY种群生态学的研究内容种群生态学的研究内容l

5、种种群群生生态态学学（population population ecologyecology）:研研究究种种群群内内各各成成员员之之间间、它它们们与与其其他他种种群群成成员员之之间间、以以及及它它们们与与周周围围环环境境中中的的生生物物和和非非生生物物因因素素之之间间的的相相互互关关系系。种种群群动动态态是是种群生态学研究的核心。种群生态学研究的核心。l具具体体说说是是定定量量研研究究种种群群的的出出生生率率、死死亡亡率率、迁迁入入迁迁出出率率、了了解解影影响响种种群群波波动动的的因因素素及及种种群群存存在在、发发生生规规律律;了了解解种种群波动所围绕的平均密度及种群衰落、灭绝的原因群波动所

6、围绕的平均密度及种群衰落、灭绝的原因;目的是对种群进行调控目的是对种群进行调控NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY种群动态是种群生态学的核心问题种群动态是种群生态学的核心问题l种群动态是种群数量在时间和空间上的变动规律，涉及：种群动态是种群数量在时间和空间上的变动规律，涉及：有多少（种群数量或密度）？有多少（种群数量或密度）？哪里多，哪里少（种群分布）？哪里多，哪里少（种群分布）？怎样变动（数量变动和扩散迁移）？怎样变动（数

7、量变动和扩散迁移）？为什么这样变动（种群调节）？为什么这样变动（种群调节）？NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY种群的密度和分布种群的密度和分布种群的大小和密度种群的大小和密度大小：个体数量或生物量、能量大小：个体数量或生物量、能量密度：单位面积或体积、生境中的个体数量密度：单位面积或体积、生境中的个体数量NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING

8、UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY种群数量统计种群数量统计种群边界问题种群边界问题密度：单位面积或体积、生境中的个体数量密度：单位面积或体积、生境中的个体数量绝对密度和相对密度绝对密度和相对密度绝对密度：单位面积或空间的实有个体数。绝对密度：单位面积或空间的实有个体数。相对密度：只能获得表示种群数量高低的相对指标相对密度：只能获得表示种群数量高低的相对指标。直接指标和间接指标直接指标和间接指标NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF I

9、NFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY种群数量统计种群数量统计密度的估计方法密度的估计方法总数量调查法：在某一面积的同种个体数目。总数量调查法：在某一面积的同种个体数目。样样方方法法：在在若若干干样样方方中中计计算算全全部部个个体体，以以其其平平均均值值推推广广来估计种群整体。样方需要有代表性并随机取样。来估计种群整体。样方需要有代表性并随机取样。标标记记重重捕捕法法：对对移移动动位位置置的的动动物物，在在调调查查样样地地上上，捕捕获获一一部部分分个个体体进进行行标标志志，经经一一定定期期限限进进行行重重捕捕。根根据据重重捕捕取取样样中中标标志志比比例例与与样样地地总总数数

10、中中标标志志比比例例相相等等的的假假定定，来来估计样地中被调查的动物总数。估计样地中被调查的动物总数。原理：原理：N:M=n:m N:M=n:m其中其中M M：标记个体数：标记个体数 n n：重捕个体数：重捕个体数 m m：重捕样中标记数：重捕样中标记数 N N：样地上个体总数。：样地上个体总数。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 草草 原原NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE

11、&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY单体生物和构件生物单体生物和构件生物l单体生物（单体生物（unitary organismunitary organism）l单单体体生生物物个个体体清清楚楚，基基本本保保持持一一致致的的体体形形，每每一一个个体体来源于一个受精卵。如鸟类、兽类等。来源于一个受精卵。

12、如鸟类、兽类等。l构件生物（构件生物（modular organismmodular organism）l构构件件生生物物由由一一个个合合子子发发育育成成一一套套构构件件，由由这这些些构构件件组组成个体。如水稻、浮萍、树等。成个体。如水稻、浮萍、树等。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY种群的群体特征（统计学）种群的群体特征（统计学）种群密度种群密度种群初级参数：种群初级参数：出生率出生率(natality)和死亡率和死亡率

13、(mortality)迁入和迁出率迁入和迁出率种群次级参数：种群次级参数：性比性比(sex ratio)年龄分布年龄分布(age structure)种群增长率（种群增长率（population growth rate）分布型（分布型（pattern of distribution）NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY种群参数的一些基本概念种群参数的一些基本概念生生理理出出生生率率(physiological natalit

14、y)：种种群群在在理理想想条条件件下下所所能达到的最大出生数量，又称最大出生率能达到的最大出生数量，又称最大出生率(maximum natality)。生生态态出出生生率率(ecological natality)：一一定定时时期期内内，种种群群在在特特定定条条件件下下实实际际繁繁殖殖的的个个体体数数量量，它它受受生生殖殖季季节节、一一年年生生殖殖次次数数、一一次次产产仔仔数数量量、妊妊娠娠期期长长短短和和孵孵化化期期长长短短、以以及及环环境境条条件件、营营养养状状况况和和种种群群密密度度等等因因素素影影响响，又又称称实实际际出出生生率率(realized natality)。生生理理死死亡亡

15、率率(physiological mortality)：最最适适条条件件下下，所所有有个个体体都都因因衰衰老老而而死死，这这种种死死亡亡率率称称生生理理死死亡亡率率，又又称称最最小小死亡率死亡率(minimum mortality)生生态态死死亡亡率率(ecological mortality)：一一定定条条件件下下，种种群群实实际的死亡率，又称实际死亡率际的死亡率，又称实际死亡率(realized)。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TEC

16、HNOLOGY种群的年龄结构种群的年龄结构种种群群各各年年龄龄组组的的个个体体数数或或百百分分比比的的分分布布呈呈金金字字塔塔形形，因因此此，称称这这样样的的年年龄龄分分布布称称为为年年龄龄金金字字塔塔或或年年龄龄锥锥体体（age pyramidage pyramid）。）。年年 龄龄 锥锥 体体 有有 三三 种种 类类 型型：增增 长长(increasing)(increasing)、稳稳 定定(stable)(stable)和下降和下降(declining)(declining)型。型。种种群群的的年年龄龄分分布布(age(age distribution)distribution)体体现

17、现种种群群存存活活、繁繁殖殖的的历历史史，以以及及未未来来潜潜在在的的增增长长趋趋势势，因因此此，研研究究种种群群的历史，便可预测种群的未来。的历史，便可预测种群的未来。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY年龄锥体的三种基本类型年龄锥体的三种基本类型a a增增长长型型种种群群:幼幼年年组组个个体体数数多多，老老年年组组个个体体数数少少，种种群群的的死死亡亡率率小小于于出出生生率率，种种群群迅速增长。迅速增长。b b稳稳定定型

18、型种种群群:种种群群出出生生率率大大约约与与死死亡亡率率相相当，种群稳。当，种群稳。c c下下降降型型种种群群:幼幼年年组组个个体体数数少少，老老年年组组个个体体数数多多，种种群群的的死死亡亡率率大大于于出出生生率率，种种群群种群数量趋向减少。种群数量趋向减少。繁殖繁殖后期后期繁繁殖殖期期繁殖繁殖前期前期abcNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY白白 橡橡 树树 种种群群 的的 年年 龄龄分布分布种群年龄分布种群年龄分布-1

19、-1(自自M.C.Molles,Jr,1999)NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY种群年龄分布种群年龄分布-2-2仙仙人人掌掌雀雀种种群群的的年年龄分布龄分布(自自M.C.Molles,Jr,1999)NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY木木棉棉树树种种

20、群群的的年龄分布年龄分布种群年龄分布种群年龄分布-3-3(自自M.C.Molles,Jr,1999)NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY肯尼亚、美国和澳大利亚的人口年肯尼亚、美国和澳大利亚的人口年龄结构龄结构NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY性别结构性别

21、结构性性性性比比比比（sex sex sex sex ratioratioratioratio）:同同同同一一一一年年年年龄龄龄龄组组组组的的的的雌雌雌雌雄雄雄雄数数数数量量量量之之之之比比比比，即即即即年年年年龄锥体两侧的数量比例。龄锥体两侧的数量比例。龄锥体两侧的数量比例。龄锥体两侧的数量比例。第一性比第一性比第一性比第一性比:受精卵时期的性比受精卵时期的性比受精卵时期的性比受精卵时期的性比;第二性比第二性比第二性比第二性比:个体性成熟时的性比个体性成熟时的性比个体性成熟时的性比个体性成熟时的性比;第三性比第三性比第三性比第三性比:充分成熟的个体性比。充分成熟的个体性比。充分成熟的个体性比

22、。充分成熟的个体性比。大多数生物的自然种群内大多数生物的自然种群内大多数生物的自然种群内大多数生物的自然种群内个体比率常为个体比率常为个体比率常为个体比率常为1:11:11:11:1出生时雄性多于雌性出生时雄性多于雌性出生时雄性多于雌性出生时雄性多于雌性,随年龄增长随年龄增长随年龄增长随年龄增长,雌性多于雄性雌性多于雄性雌性多于雄性雌性多于雄性性比也受环境因素影响性比也受环境因素影响性比也受环境因素影响性比也受环境因素影响,如食物的丰歉如食物的丰歉如食物的丰歉如食物的丰歉.如赤眼蜂如赤眼蜂如赤眼蜂如赤眼蜂,当食当食当食当食物短缺时物短缺时物短缺时物短缺时,雌性比例下降雌性比例下降雌性比例下降雌

23、性比例下降NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY生命表的编制生命表的编制生命表的定义生命表的定义 生生命命表表是是按按种种群群生生长长的的时时间间,或或按按种种群群的的年年龄龄(发发育育阶阶段段)的的程程序序编编制制的的,系系统统记记述述了了种种群群的的死死亡亡或或生生存存率率和和生生殖殖率率.是最清楚、最直接地展示种群死亡和存活过程的一览表是最清楚、最直接地展示种群死亡和存活过程的一览表.最最初初用用于于人人寿寿保保险险.对

24、对研研究究人人口口现现象象和和人人口口的的生生命命过过程程有有重要的意义重要的意义.NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY生命表生命表同同生生群群生生命命表表（动动态态生生命命表表；特特定定年年龄龄生生命命表表；水水平平生生命命表表：根根据据大大约约同同一一时时间间出出生生的的一一组组个个体体（同同生生群群）从从出出生生到死亡的记录编制的生命表称同生群生命表。到死亡的记录编制的生命表称同生群生命表。静静态态生生命命表表（特特定

25、定时时间间生生命命表表；垂垂直直生生命命表表）：根根据据某某一一特特定定时时间间对对种种群群作作一一年年龄龄结结构构调调查查数数据据而而编编制制的的生生命命表表称称表态生命表。表态生命表。综合生命表：包括了出生率的生命表称综合生命表。综合生命表：包括了出生率的生命表称综合生命表。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJ

26、ING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY生命表的格式生命表的格式x x x x：年龄级：年龄级：年龄级：年龄级n n n nx x x x：在：在：在：在x x x x期开始时的存活数期开始时的存活数期开始时的存活数期开始时的存活数l l l lx x x x：在：在：在：在x x x x期开始时的存活率：期开始时的存活率：期开始时的存活率：期开始时的存活率：l l l lx x x x=n=n=n=nx x x x/n/n/n/n0 0 0 0d d d dx x x x：从：从：从：从x x x x到到到到x+1x+1x+1x+1的死

27、亡数的死亡数的死亡数的死亡数 (d(d(d(dx x x x=n=n=n=nx x x xnnnnx+1x+1x+1x+1)；q q q qx x x x：从：从：从：从x x x x到到到到x+1x+1x+1x+1的死亡率的死亡率的死亡率的死亡率 (q(q(q(qx x x x=d=d=d=dx x x x/n/n/n/nx x x x)L L L Lx x x x：是从：是从：是从：是从x x x x到到到到x+1x+1x+1x+1期的平均存活数：期的平均存活数：期的平均存活数：期的平均存活数：L L L Lx x x x=(n(n(n(nx x x x+n+n+n+nx+1x+1x+1x

28、+1)/2)/2)/2)/2T T T Tx x x x：进进进进入入入入x x x x龄龄龄龄期期期期的的的的全全全全部部部部个个个个体体体体在在在在进进进进入入入入x x x x期期期期以以以以后后后后的的的的存存存存活活活活个个个个体体体体年年年年数数数数：T T T Tx x x x=L L L Lx x x x e e e ex x x x：在：在：在：在x x x x期开始时的平均生命期望或平均余年期开始时的平均生命期望或平均余年期开始时的平均生命期望或平均余年期开始时的平均生命期望或平均余年e e e ex x x x=T=T=T=Tx x x x/n/n/n/nx x x xN

29、ANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY型型型型存存存存活活活活曲曲曲曲线线线线:幼幼幼幼体体体体和和和和中中中中年年年年个个个个体体体体的的的的存存存存活活活活率率率率相相相相对对对对高高高高，老老老老年年年年个个个个体体体体的的的的死亡率高。死亡率高。死亡率高。死亡率高。型型型型存存存存活活活活曲曲曲曲线线线线:各各各各年年年年龄龄龄龄段段段段的的的的死死死死亡亡亡亡率率率率恒恒恒恒定定定定，曲线呈对角线型。曲线呈对角线型。曲

30、线呈对角线型。曲线呈对角线型。型型型型存存存存活活活活曲曲曲曲线线线线:一一一一段段段段极极极极高高高高的的的的幼幼幼幼体体体体死死死死亡亡亡亡率率率率时时时时期期期期之之之之后后后后，存存存存活活活活率率率率相相相相对对对对高。高。高。高。年龄年龄x存活存活数的数的对数对数lgnx存活曲线存活曲线NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECH

31、NOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY综合生命表综合生命表NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY种群增长率种群增长率(r)(r)和内禀增长率和内禀增长率(r(rm m)种群增长率：种群的实际增长率种群增长率：种群的实际增长率l自然增长率：出生率死亡率自然增长率：出生率死亡率ll lRo/Ro/lRoRo为世代净增殖率，为世代时间为世代净增殖率，为世代

32、时间控制人口途径：控制人口途径：l降低降低RoRo值：降低世代增值率，限制每对夫妇的子女数值：降低世代增值率，限制每对夫妇的子女数l值增大：推迟首次生殖时间或晚婚来达到值增大：推迟首次生殖时间或晚婚来达到内禀增长率内禀增长率(rm)(rm)：当当环环境境无无限限制制(空空间间、食食物物和和其其他他有有机机体体在在理理想想条条件件下下)，稳定年龄结构的种群所能达到的最大增长率，稳定年龄结构的种群所能达到的最大增长率NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENC

33、E&TECHNOLOGY种群的增长模型种群的增长模型l与密度无关的种群增长模型与密度无关的种群增长模型l与密度有关的种群增长模型与密度有关的种群增长模型NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY与密度无关的种群增长模型与密度无关的种群增长模型非密度制约性种群增长非密度制约性种群增长非密度制约性种群增长非密度制约性种群增长种种种种群群群群在在在在“无无无无限限限限”的的的的环环环环境境境境中中中中，即即即即假假假假定定定定环环环环境

34、境境境中中中中的的的的空空空空间间间间、食食食食物物物物等等等等资资资资源源源源是是是是无无无无限限限限的的的的，则则则则种种种种群群群群就就就就能能能能发发发发挥挥挥挥内内内内禀禀禀禀增增增增长长长长能能能能力力力力，数数数数量量量量迅迅迅迅速速速速增加增加增加增加种种种种群群群群增增增增长长长长率率率率不不不不随随随随种种种种群群群群本本本本身身身身的的的的密密密密度度度度而而而而变变变变化化化化，种种种种群群群群呈呈呈呈指指指指数数数数增增增增长长长长格局格局格局格局种群离散增长模型种群离散增长模型种群离散增长模型种群离散增长模型：世代不重叠：世代不重叠：世代不重叠：世代不重叠种群连续增

35、长模型种群连续增长模型种群连续增长模型种群连续增长模型：世代重叠：世代重叠：世代重叠：世代重叠NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY种群离散增长模型种群离散增长模型世代不重叠，资源不受限制世代不重叠，资源不受限制世代不重叠，资源不受限制世代不重叠，资源不受限制在在在在起起起起始始始始时时时时刻刻刻刻，种种种种群群群群数数数数量量量量为为为为N N N N0 0 0 0，经经经经过过过过一一一一代代代代繁繁繁繁殖殖殖殖时时时时，

36、种种种种群群群群数数数数量量量量N N N N1 1 1 1为：为：为：为：经过经过经过经过t t t t代繁殖时，种群数量代繁殖时，种群数量代繁殖时，种群数量代繁殖时，种群数量NtNtNtNt为：为：为：为：很很很很多多多多生生生生物物物物一一一一生生生生可可可可繁繁繁繁殖殖殖殖多多多多次次次次，把把把把在在在在一一一一定定定定时时时时期期期期内内内内的的的的增增增增长长长长率率率率看看看看成成成成周限增长率周限增长率周限增长率周限增长率()()()()则则则则NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVER

37、SITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY种群增长曲线NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY种群连续增长模型种群连续增长模型有世代重叠有世代重叠有世代重叠有世代重叠(种群中存在不同年龄的个体种群中存在不同年龄的个体种群中存在不同年龄的个体种群中存在不同年龄的个体),),),),资源不受限制资源不受限制资源不受限制资源不受限制微分式：微分式：微分式：微分式：积分式：积分式：积分式：积分式：r r

38、 r r的不同情况与种群增长的不同情况与种群增长的不同情况与种群增长的不同情况与种群增长指数曲线（指数曲线（指数曲线（指数曲线（“直线直线直线直线”型）和对数曲线（型）和对数曲线（型）和对数曲线（型）和对数曲线（“J”“J”“J”“J”型）型）型）型）NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY与密度有关的种群增长模型与密度有关的种群增长模型l两点假设两点假设环环境境容容纳纳量量(K)(K)：环环境境条条件件所所容容纳纳的的种种群群

39、最最大大值值，当当N Nt t=K=K时，种群为零增长。时，种群为零增长。增增长长率率随随密密度度上上升升而而降降低低的的变变化化，是是成成比比例例的的。每每一一个个体体利利用用空空间间为为1/K1/K，N N个个体体利利用用N/KN/K空空间间，剩剩余余空空间为间为1-N/K1-N/K。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY逻辑斯谛方程逻辑斯谛方程l密密度度制制约约的的发发生生导导致致r r随随密密度度增增加加而而降降低低，

40、这这与与r r保保持持不不变的非密度制约性的情况相反。变的非密度制约性的情况相反。lS S曲曲线线可可以以解解释释并并描描述述为为非非密密度度制制约约增增长长方方程程乘乘上上一一个个密密 度度 制制 约约 因因 子子，就就 得得 到到 逻逻 辑辑 斯斯 谛谛 方方 程程(logistic(logistic equation)equation)。l种群增长量种群增长量(微分式微分式)：l种群数量种群数量(积分式积分式)：NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SIC

41、ENCE&TECHNOLOGY逻辑斯谛增长模型逻辑斯谛增长模型dN/dt=Nr(1-N/K)种群个体种群个体数量数量瞬时增长率瞬时增长率(每员增长率每员增长率)种群种群变化率变化率环境容环境容纳量纳量当比率增加时，种当比率增加时，种群增长变慢群增长变慢NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY逻辑斯谛增长率变化曲线逻辑斯谛增长率变化曲线dN/dtdN/dtdN/dt=Nr(1-N/K)Nk2NANJING UNIVERSITY O

42、F INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY逻辑斯谛增长方程积分式逻辑斯谛增长方程积分式间隔或世间隔或世代的长度代的长度时间时间t处的种处的种群个体数群个体数瞬时增长率瞬时增长率(每每员增长率员增长率)环境容纳量环境容纳量Nt=K（1ea-rt）曲线对原点的相对位置，值曲线对原点的相对位置，值取决于取决于N0NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATI

43、ON SICENCE&TECHNOLOGYS增长曲线NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY逻辑斯谛增长曲线的五个时期逻辑斯谛增长曲线的五个时期A A 开始期开始期B B 加速期加速期C C 转折期转折期D D 减速期减速期E E 饱和期饱和期KDEBACtNtK/2NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMAT

44、ION SICENCE&TECHNOLOGY种群增长的种群增长的S S形曲线形曲线开始期：潜伏期，种群个体数很少，密度增长缓慢；开始期：潜伏期，种群个体数很少，密度增长缓慢；加加速速期期：在在种种群群增增长长早早期期阶阶段段，种种群群大大小小N N很很小小，N/KN/K值值也也很很小小，因因此此1-N/K1-N/K接接近近于于1 1，所所抑抑制制效效应应可可忽忽略略不不计计，种种群群增长实质上为增长实质上为rNrN，呈几何增长；，呈几何增长；转转折折期期：当当N=1/2KN=1/2K时时，即即个个体体数数达达到到饱饱和和密密度度一一半半时时，密密度增长最快；度增长最快；减速期：当减速期：当N

45、N1/2K1/2K时，抑制效应增高，密度增长逐渐变慢；时，抑制效应增高，密度增长逐渐变慢；饱饱和和期期：直直到到当当N=N=K K时时，(1-(N/K)(1-(N/K)变变成成了了(1-(K/K)(1-(K/K)等等于于0 0，这这时时种种群群的的增增长长为为零零，种种群群达达到到了了一一个个稳稳定定的的大大小小不不变变的平衡状态。的平衡状态。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYJ增长与S增长环境阻力NANJING UNIV

46、ERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY逻辑斯缔方程的意义逻辑斯缔方程的意义它是两个相互作用种群增长模型的基础；它是两个相互作用种群增长模型的基础；它它是是渔渔业业、林林业业、农农业业等等实实践践领领域域中中确确定定最最大大持持续续产产量量的的主要模型；主要模型；模模型型中中的的两两个个参参数数K K和和r r已已成成为为生生物物进进化化对对策策理理论论中中的的重重要要概念。概念。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SI

47、CENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY自然种群的数量变动自然种群的数量变动种群增长种群增长季节消长季节消长不规则波动不规则波动周期性波动周期性波动种群暴发种群暴发种群平衡种群平衡种群的衰落和灭亡种群的衰落和灭亡生态入侵生态入侵NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY种群增长种群增长lJ J形曲线形曲线lS S形曲线形曲线l资源量资源

48、量NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY季节消长季节消长l年内变动和年间变动年内变动和年间变动l生物对环境变化的主动适应生物对环境变化的主动适应l环境因子变化引起种群数量变化环境因子变化引起种群数量变化NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY种群的波动种群的波动

49、l种群的波动：不规则波动和规则波动种群的波动：不规则波动和规则波动l种群波动的原因种群波动的原因环境的随机变化环境的随机变化时滞时滞(延缓的密度制约延缓的密度制约)NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY不规则波动不规则波动由由环环境境因因子子特特别别是是气气候候的的随随机机变变化化引引起起小小 型型、短短寿寿命命物物种种的的变变化化大大NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECH

50、NOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY周期性波动周期性波动通常由捕食导致的延缓的密度制约造成通常由捕食导致的延缓的密度制约造成可可能能发发生生在在食食物物链链的的不不同同营营养养级级中中，但但食食草草动动物物和和食食物物的的变变化最基础化最基础NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY种群的爆发种群的爆发具具不不规规则则或或周周期期性性波波动动的的生生物