种群数量变化学习中的疑点解析

自然界中的种群数量在某种程度上维持在特定的水平上,在一定范围内波动。种群数量的变化包括增长、波动、稳定、下降等",J"型曲线和"S"曲线只研究了种群数量增长的规律。对于两种曲线产生的条件是":J"型增长曲线一般出现在理想条件下,自然条件下的种群很少出现"J"型增长曲线。某种群迁入一个比较适宜的环境中,在一段时间内可能出现"J"型增长曲线,由于环境阻力的限制作用,最终形成"S"型增长曲线。而对两种数学模型隐含的种群数量变化中的增长率和增长速率的认识仍然存在分歧。     

种群数量增长的"增长率"与"增长速率"辨析

在高中生物学教学中,关于种群数量增长的"S"形曲线的斜率称为"增长率"还是"增长速率",一直存在争论.从种群数量增长的3种基本数学模型入手,结合中、英文对照,从这些争论的源头出发,通过总结对比,辨析2种表述方式的合理性.对相关的几个生态学参数进行对比归类,为高中生物学教学提供参考.     

对种群数量增长曲线的探讨

分析2019年全国Ⅰ卷理综的第6题,可得出种群增长的J型和S型增长,以及介于二者之间的增长.同时从现实分析可将S型增长曲线的开始部分视为J型增长曲线,但从模型构建分析却不能将S型增长曲线的开始部分视为J型增长曲线.     

库姆塔格沙漠典型植物种群年龄结构特征*

基于实地调查,依据基径和高度分级数据,通过年龄锥和年龄结构拟合函数分析库姆塔格沙漠3个典型种群的年龄结构特征和种群生长状态及发展趋势。结果表明:梭梭种群年龄结构呈反"J"型曲线,目前属于稳定增长型种群,但因其幼苗数量相对较少使其增长受限;沙生柽柳种群年龄结构呈"铃"型曲线,虽然表现出类似稳定型种群特征,但由于幼龄植株数量很小,中龄级的植株数量比例较大,种群存在衰退威胁;胡杨种群年龄结构具有一定的特殊性,呈反转"S"型曲线,中、大龄级植株数量保证了种群能够维持一定的稳定状态,而幼龄级数量较大,使种群具有一定的增长潜力。3个典型种群各自年龄结构特征使其面临着不同程度的生存威胁,必须采取不同的保护措施以维持种群结构的稳定和发展。     

温度对前齿肖蛸(Tetragnatha praedonia),实验种群增长的影响

本文根据前齿肖蛸(Tetragnatha praedonia)在20℃、23℃、26℃、29℃、32℃和35℃6种恒温条件下的发育历期、幼蛛存活率、成蛛产卵率、产卵量和孵化率组建了前齿肖蛸在不同温度条件下的实验种群增长表。结果表明前齿肖蛸在所试验的6种恒温条件下其种群数量可保持上升趋势,其中以在29℃的条件下种群数量增长最快,繁殖一代种群数量可增加74.28倍;以在20℃的条件下种群数量增长最慢,繁殖一代种群数量可增加20.74倍。     

温度对星豹蛛实验种群增长的影响

根据星豹蛛(Pardosa astribera Koch)在20℃、23℃、29℃、32℃和35℃6种恒温条件下的发育历期、幼蛛存活率、成蛛产卵率、产卵量和孵化率组建了星豹蛛在不同温度条件下的实验种群增长表,结果表明星豹蛛在所试验的6种恒温条件下其种群数量可保持上升趋势,其中以在29℃条件下种数量增长最快、繁殖1代种群数量对增加37.78倍;以在20℃的条件下种群数量增长最慢,繁殖1代其中种群数量可增加15.77倍。     

生态学简介(三)

三、种群数量变动的型式“J”和“S”型种群增长,只能代表种群增长期数量上升的状况。种群数量上升以后,将是怎样呢?理论上说,有几种可能(图10),即种群的平衡、下降、灭亡、不规则波动和周期性波动。     

基于学生实验探究构建数学模型的"种群数量的变化"教学设计

在"种群数量的变化"一节教学中,以"大肠杆菌种群数量的变化"为情境组织教学,基于学生系列实验探究后获得的数据构建数学模型,明确在现实条件下大肠杆菌种群数量的变化,进而利用不完全归纳法构建种群数量变化的一般曲线模型,让学生真正体会在做中学的乐趣.     

嗜虫书虱种群增长模型的研究

【目的】构建嗜虫书虱Liposcelis entomophila (Enderlein)在不同环境条件下的种群增长模型,为粮库书虱种群预测预报提供基础数据和理论模型。【方法】通过构建嗜虫书虱实验种群生命表,分析温度、湿度、食物破碎率和种群初始密度对嗜虫书虱种群数量动态的影响,验证种群的指数增长模型,并拟合温湿度与内禀增长率的函数关系。【结果】在温度26-34℃,湿度65%-85%,食物破碎率4%-12%的条件下,温度和湿度对发育历期有显著影响,三者对种群数量趋势指数、净增殖率、内禀增长率的影响均不显著。三者对种群增长影响的主次顺序为:温度>湿度和食物破碎率。嗜虫书虱种群增长的最适条件为温度34℃、相对湿度85%、食物破碎率12%。当种群初始密度为0.26-1.04头/cm2时,嗜虫书虱种群数量呈指数增长。【结论】在22-34℃,相对湿度65%-85%的环境中,嗜虫书虱种群数量动态与温度和湿度的关系可以拟合为Nt=N0EXP[(0.002 96T+0.021 67RH-0.037 2)t]。     

濒危树种五莲杨种群结构与动态特征

五莲杨（Populus wulianensis）为山东特有种,属于极小种群野生植物。以昆嵛山国家级自然保护区内的五莲杨种群为研究对象,旨在通过建立静态生命表,绘制种群存活曲线来描述其种群的结构特征,使用4个生存函数进行种群的生存分析,运用数量动态指数定量描述种群的数量动态特征,并采用谱分析方法揭示种群年龄结构更替过程的周期性和结构的波动性。结果表明：（1）五莲杨种群龄级结构呈基部极宽顶部狭窄的金字塔形,种群存活曲线趋近于Deevey-Ⅲ型,幼龄个体数量丰富但存活率极低,种群增长性低;（2）死亡率和消失率曲线呈现"降低-增长-降低-增长"的复杂动态变化,种群在Ⅰ龄级死亡率最高;（3）生存分析表明该种群生存力低,具有前期锐减,中期和后期衰退的特点,呈现衰退特征;（4）种群数量动态指数显示种群呈增长趋势,但种群稳定性差且抗干扰能力弱;（5）谱分析表明该种群除受到基波影响外还受到个别小周期波动的显著影响。繁殖策略、有限的空间和资源是限制五莲杨种群增长的主要因素。建议对五莲杨种群进行原地保护的同时,通过输入实生苗防止种群在多个世代后因无性繁殖而导致抗性和遗传多样性降低。     

螳螂种群增长制约因素分析

在自然界中,螳螂种群数量的增长受到多种因素的制约。作者通过野外调查和实验室饲养观察,以及对国内外相关资料的查阅,对这些主要制约因素逐一进行了分析和归纳。在影响螳螂分布与制约种群数量增长的这些因素中,自然条件中的温度是关键的制约因素,食物、天敌、自残行为、人类活动等是重要的制约因素。     

"种群的特征"的教学设计与实施

以"种群"概念为核心,引导学生沿着概念学习进阶的途径,通过资料分析、模型建构等方式,探索种群数量特征及其相互关系,构建具有逻辑关系的知识体系,达成对"种群"概念的深刻理解.     

动物种群动态模型研究的进展与展望

动物种群动态模型经历了百余年的发展, 文章回顾和总结了其取得的丰富成果, 并展望其未来发展方向。种群动态包括种群数量动态和时空分布动态, 根据其形式和研究内容,可以将种群动态模型分为数量模型和空间模型。数学模型通过数学方程模拟种群数量的变化趋势, 它包括“J”型增长模型、“S”型增长模型和Lotka-Voltera模型等; 空间模型侧重于种群和生境的空间化表达, 包括异质种群模型、空间精确性种群模型和基于个体的种群模型等。种群动态模型在物种保护、气候变化和土地管理等方面都有成功应用。目前, 种群动态模型的空间描述能力不足, 未来与地理信息技术结合将有助于种群动态模型的进一步发展。     

一类捕食者-食铒系统正周期解的存在性

利用重合度理论中的延拓定理研究了一类具有HollingⅡ型功能性反应的捕食者-食铒系统非平凡周期解的存在性,其中食饵种群服从Smith增长,捕食者种群具有密度制约效应。得到了存在正周期解的充分性判据,推广并改进了已知的相关结果。     

圈养大熊猫种群的动态及发展趋势

采用直线回归方程、4次方程和指数增长式微分方程等数理分析方法,对全世界1953～2003年圈养大熊猫种群的发展趋势进行了分析.发现对大熊猫的圈养种群数量建立的回归方程是拟合很好的4次多项式方程,1953～1987年的圈养种群增长曲线成S型,1998年后的种群增长成直线或指数式.依此进行预测,从1998年以后只依靠现有饲养种群167只就可能使种群数量稳定增长,全世界种群数量2007年可突破200只,2009年可能达到220～240只,大概在15～22年后全世界饲养种群数量就能够翻一番,达到330多只.     

孑遗植物水松(Glyptostrobus pensilis)种群优势度增长规律研究

运用有限空间种群增长的逻辑斯谛模型探讨屏南水松(Glyptostrobus pensilis)种群基面积的增长规律,并通过改进单纯型法进行最优拟合.研究结果表明,洪-Logistic新模型比其它种群增长模型更符合水松种群的实际增长趋势.该模型残差平方和Q为1.7831,内禀增长率为0.7604,特征返回时间Tr为1.3116径级年,最大增长速率出现在第8径级,即胸径为48～54 cm时期,平衡位置在环境容量为58.1991 m2/hm2处.可见水松种群增长较慢,平衡性脆弱,受破坏后恢复时间较长.研究结果可为屏南水松种群的保护和管理提供理论依据.     

两种异养性鞭毛虫实验种群数量动态的比较研究

1999年4－8月从武昌东湖PFU样本中分离纯化了两种异养性鞭毛虫,对四种不同浓度Ceraphyl培养液中的种群增长进行了比较研究,结果表明这两种异养性鞭毛虫种群的数量动态显著不同,聚滴虫在四种浓度Ceraphyl培养液中均呈逻辑斯谛增长;而舞行波豆虫在四种浓度Ceraphyl培养液中的增长曲线均为抛物线。拟合组建了种群增长方程,并论证了方程可信度及其参数的生态学意义。     

长白山濒危植物牛皮杜鹃(Rhododendron chrysanthum)种群数量特征与动态分析

牛皮杜鹃为国家Ⅲ级重点保护植物,种群数量有限,处于濒危状态。本文运用种群静态生命表、存活曲线、个体数量动态预测等方法分析了长白山高山苔原带不同海拔牛皮杜鹃种群数量特征及动态发展趋势。结果表明:1)牛皮杜鹃种群大小级结构呈纺锤形,属衰退型种群;2)随海拔升高,种群增长潜力逐渐减小,非完全随机干扰下,种群增长潜力有限,低海拔的Vpi″接近于0;3)种群存活曲线趋于DeeveyⅢ型,高海拔出现较高的死亡率和致死力,种群退化明显;4)在经历1、2、4个龄级后,Ⅳ龄级个体数量会不同程度增加,种群在生长后期个体数量得到补充;5)牛皮杜鹃种群数量主要靠自身匍匐生根形成分株来维持。整个种群向大龄级个体集中,高海拔面临较强的环境胁迫,会比中低海拔更早进入衰退期。导致其濒危的可能原因是牛皮杜鹃的生物学特性及人为干扰。     

孑遗植物水松(Glyptostrobus pensilis)种群优势度增长规律研究

运用有限空间种群增长的逻辑斯谛模型探讨屏南水松(Glyptostrobus pensilis)种群基面积的增长规律,并通过改进单纯型法进行最优拟合。研究结果表明,洪-Logistic新模型比其它种群增长模型更符合水松种群的实际增长趋势。该模型残差平方和Q为1.7831,内禀增长率为0.7604,特征返回时间Tr为1.3116径级年,最大增长速率出现在第8径级,即胸径为48～54cm时期,平衡位置在环境容量为58.1991m2/hm2处。可见水松种群增长较慢,平衡性脆弱,受破坏后恢复时间较长。研究结果可为屏南水松种群的保护和管理提供理论依据。     

孑遗植物水松（Glyptostrobus pensilis）种群优势度增长规律研究

运用有限空间种群增长的逻辑斯谛模型探讨屏南水松（Glyptostrobus pensilis）种群基面积的增长规律,并通过改进单纯型法进行最优拟合。研究结果表明,洪-Logistic新模型比其它种群增长模型更符合水松种群的实际增长趋势。该模型残差平方和Q为1．7831,内禀增长率为0．7604,特征返回时间n为1．3116径级年,最大增长速率出现在第8径级,即胸径为48～54cm时期,平衡位置在环境容量为58．1991m^2／hm^2处。可见水松种群增长较慢,平衡性脆弱,受破坏后恢复时间较长。研究结果可为屏南水松种群的保护和管理提供理论依据。