逻辑斯谛增长导致的复杂种群动态及其实验验证

教科书通常用“S”型曲线表示逻辑斯谛增长模型导致的种群动态,事实上,这一模型可以产生包括稳定平衡、周期性振荡、混沌等多种多样的种群动态模式。介绍了如何用Kicker图示的方法分析逻辑斯谛增长可能导致的种群动态模式。同时介绍了相关的实验研究案例,这些实验工作大都是以生活史周期较短的昆虫为材料在相对简单的实验室环境中完成的。     

异质种群动态模型:破碎化景观动态模拟的新途径

景观破碎化导致物种以异质种群方式存活,使得基于异质种群动态模拟破碎化景观动态成为可能。异质种群动态模型的发展为景观动态模拟奠定了良好基础。根据空间处理方式的不同,异质种群模型可分为三大类,可不同程度地用于描述破碎化景观动态。(1)空间不确定异质种群模型,假定所有局域种群间均等互联,模型中不包含空间信息,仅能用于景观斑块动态描述;(2)空间确定异质种群模型,假设局域种群在二维空间上以规则格子形式排列,是一种准现实的空间处理方式,可用于景观动态的简单描述;(3)空间现实异质种群模型,包含了破碎化景观中局域种群的几何特征,可直接用于真实景观动态的模拟研究。空间现实的和基于个体的异质种群模型不但是未来异质种群模型发展的主流,也将成为未来破碎化景观动态研究的重要工具。为了更加准确完整地描述破碎化景观动态,不但应该综合运用已有的各种异质种群模型方法,更要引进新模型来刎画多物种、多变量、高维度、复杂连接的破碎化景观格局与过程。     

白背飞虱种群动态的模糊聚类分析

<正> 白背飞虱Sogatalla furcifera Horv(?)th为害水稻日趋严重,分析了解其种群发生动态,对于搞好测报和指导防治是十分重要的。种群动态包括数量动态、空间动态、时间动态,三者之间互为依存,互相影响。种群在数量上的波动,常常直接引起空间的扩张或收缩。诸环境因子随时间序列的变化,也往往导致种群个体在空间或散播、或聚集的行为习性的改变,从而使其空间格局相应发生变化。种群动态是一个具有模糊性的问题。就数量动态而言,什么样的动态称为“猖獗”或“凋落”;就空间动态而言,什么样的格局称为“随机的”,“聚集的”,“均匀的”等等。这些概念都没有明确的外延。因此,用     

长瓣杓兰（Cypripedium lentiginosum）种群数量动态与生殖行为的相关性

尽管种群数量动态分析已广泛应用于濒危物种,但很少应用于中国兰科植物.根据中国云南特有的兰科物种长瓣杓兰(Cypnpedium lentiginosum)的生物学特征调查和生殖行为观察,计算出其各龄级的存活数、出现频率和子代数,描述其生殖行为和机制.利用基株出现频率计算其空间分布格局;利用其各龄级的存活数和平均生产子代数编制种群静态生命表和生殖力表、绘制存活曲线和年龄锥体,构建Leslie矩阵模型和连续增长模型N1=658e0.211t对种群数量动态过程进行预测;利用物候特征和传粉生物学观察结果分析其生殖行为和繁殖策略.在此基础上分析其生殖行为与其空间格局、年龄锥体和种群数量动态的关系.结果表明:长瓣杓兰的空间结构为成群分布,种群的年龄锥体属于金字塔-钟型锥体,种群存活表现为Deevey Ⅰ型;其种群的净增长率、内禀增长率和周限增长率较高,为增长型种群;种群增长受自身密度影响,连续增长模型不适用该种群的动态预测;引入密度制约因子构建的预测模型Nt=6000/(1 e2.094-0.211t)适用于其种群数量动态预测.长瓣杓兰的生殖行为表现在兼具无性繁殖和有性繁殖,无性繁殖不增加种群的个体数量,仅延续基株的寿命以维持现行种群数量和为有性生殖积累营养.有性繁殖通过花模拟繁殖地欺骗食蚜蝇进入唇瓣而传粉,致使54.37%±6.08%的花产生果实,果实产生充足幼龄植株并多数能进入有性繁殖阶段.有性繁殖在很长的一段时期多次生殖后代而成为种群发展的基础,显示出繁殖方式是影响种群数量动态变化的主要因素.其成功的生殖对策和这种对策在空间格局、年龄锥体上对种群数量动态的影响具有密切的相关性,表明长瓣杓兰的种群发展与其生物学特性相吻合,适生地的生长空间不连续性和狭窄成为其种群发展的制约因素,但该物种现在不需要也不适宜进行迁地保护.     

十种濒危植物的种群生态学特征及致危因素分析

从保护生态学的观点出发,对10个濒危植物的地理分布、生境条件、种群数量动态、空间分布格局、种间关系、种群的生命表、生殖力表、有性生殖、无性繁殖等种群生态学特征进行了综合分析。论述了濒危植物以光合、蒸腾、呼吸为主的生理生态学规律;预测种群数量动态的Leslie矩阵、刻画种群空间分布格局的模型、刻画种群生长和数量增长的Logistic方程和多元回归模型所反映出的生态学特征。分析了濒危植物种群动态、发展趋势以及在内外因素作用下的生态学特征和过程。针对濒危植物保护研究存在的问题,从生态学角度对我国未来濒危植物保护研究应注意的问题提出了建议。     

濒危植物长柄双花木自然种群数量动态

 运用种群生命表、生殖力表、Leslie矩阵模型和时间序列预测分析方法,研究了濒危植物长柄双花木(Disanthus cercidifolius var. longipes)种群的动态变化过程,揭示了长柄双花木各龄级植株的数量动态规律。结果表明：长柄双花木为缓慢负增长型种群;种群的净增殖率、内禀增长率以及周限增长率都较低,世代平均周期较长;Leslie矩阵模型和时间序列预测分析均表明在未来50年内长柄双花木各年龄级种群数量会出现波动性的消长,但其种群总数将逐步下降。导致种群下降的主要原因可能是人为砍伐及由此造成的生境破碎化等。     

植物群落动态的模型分析

植物群落的动态是植物群落学的中心问题之一,包括更新、波动、演替、进化等主要内容。空间格局对种群和群落的动态起着至关重要的作用,种群空间格局和群落空间结构是群落中各种过程相互作用的产物。模型是描述群落动态、认识植物群落组建和维持机理的有效工具。本文阐述和比较了描述群落动态的四种具有代表性的经验模型,即镶嵌循环模型、随意游走模型、同资源种团比例模型、空间抢先占有模型及其机理。四种经验模型的空间性及缺陷分别是:(1)“镶嵌循环模型”考虑到了相邻斑块之间的植被空间结合在群落动态中的作用,而另外三种模型没有考虑到这一点;(2)在一定程度上,四种植物群落动态模型对各自针对的植物群落可能是适合的,但要作为描述群落动态发展的一般性模型还需要不断完善和发展;因为四种模型均没有考虑到自然干扰和人类干扰对植物群落动态的影响。作者对将来植物群落动态的研究及实践意义做出以下展望:(1)在不同空间尺度上,更加有效地评价控制群落动态变化的各种过程的相对重要性,并进一步将它们之间的复杂相互作用整合到群落动态模型中;(2)充分认识植物群落中存在的各种自然环境条件和生物群体的结构配置对植物群落动态发展的重要性;(3)重视植物群落动态发展中自然干扰过程和人类干扰过程的整合以     

环青海湖斑头雁种群数量动态模拟及趋势分析

斑头雁是青海湖候鸟中的优势种之一,其未来种群数量的变化对青海湖的保护决策具有重要作用。利用STELLA图形化建模软件,从动力学出发,构建了青海湖地区斑头雁种群数量变化的动态模型。在该模型中,根据前人和青海湖自然保护区对斑头雁的观测研究结果,设置了班头雁的交配、产卵、孵卵、育幼、迁入、迁出、死亡等过程的模型参数。根据斑头雁在青海湖的活动时间,设置以年为模拟单位,选取1/7为模拟步长,对未来25年的青海湖斑头雁种群变化趋势进行了模拟,并进行了灾害模拟。模拟结果表明,未来青海湖斑头雁的最大种群数量,将在20 000余只的饱和数量之内变化。2006—2008年斑头雁观测数据验证表明,该模型模拟结果可信,其方法对青海湖的其他鸟类研究也具有一定的参考价值。     

陕西不同地区栓皮栎种群年龄结构动态模型的研究

栓皮栎种群动态模型能阐明其自然种群动态的规律,揭示种群的内在机制和对种群行为进行预测。矩阵模型是一种i状态分布方法,依靠矩阵形式来处理种群的特征分布,可以模拟和预测种群中各个年龄组的数量动态和年龄结构的变化,它能够从目前已知的年龄结构及种群的生存率和生育率,来推测种群的未来年龄结构。在研究栓皮栎种群动态时,也借用该模型对栓皮栎种群各年龄组的结构和数量动态作出预测。Leslie矩阵模型就是该模型中的一种,利用该模型的理论和方法,对栓皮栎种群的自然变化过程进行了模拟和预测。结果发现,从分布中心到分布边缘,随着生境的差异,栓皮栎种群产生幼苗的年龄级、内禀增长率、生育力和幼苗的数量都发生变化,预测结果与实际反映的情况基本一致,表明Leslie矩阵模型是一种较为理想的反映种群动态的模型。模型表达形式简单,参数生态学意义确切,应用精度高,从而达到准确预测栓皮栎种群动态的目的。     

m^＊—m关系模型的研究及空间分布型的向量测定方法

为了描述种群的空间格局,I之、:。“’提出了如下的二一二模型(模型l)m=a+夕,,(1)徐汝梅等‘艺’改进这模型为(模型2)+口‘爪+Y,仇2+(2)于秀林等“’再次改进模型l(模型习为,之a,+口,m+了,二“+占爪3.(3)I期。势一附关系模型的研究及空间分布型的向量测定方法苦其中参数a,,尸,Y‘,占均有生物学解释. 在自然界中,种群经常发生各种各样的扰动.如随机死亡,天敌的捕食等.从而造成 *种群在空间格局和数量动态上的变化.扰动后,种群是否还能保持二一爪关系?模型的参数是否会发生变化?在应用中如何检验模型的假设?能否在不同的层次上度量种群的拥…     

滇牡丹自然种群数量动态

运用种群静态生命表、存活曲线、生殖力表和Leslie矩阵模型研究了中国西南特有濒危植物滇牡丹(Paeonia delavayi)种群数量动态过程。静态生命表和种群存活曲线表明: 滇牡丹在株龄3-6 a之间经历了较强的环境筛, 其单株生理寿命为15 a左右, 平均周期为8 a, 种群的净增殖率(R₀ = 0.985 7)、内禀增长率(r_m = -0.001 7)和周限增长率(λ = 0.998 3)表明其为衰退型种群; 滇牡丹种群存活表现为台阶型曲线(B1型), 分别在6 a和12 a阶段种群消亡率(K_x)较高。Leslie矩阵模型的模拟结果表明, 在未来30 a内种群数量呈现出下降趋势, 大约下降了50%, 其种群数量靠自身根系的萌蘖和种子繁殖共同维持。野生滇牡丹种群数量下降与其自身繁殖特性有关, 但主要原因是人为采挖和生态环境的破坏。     

昆虫种群的生长──扩散模型研究

根据昆虫种群生长规律和空间扩散规律,本文提出了建立昆虫种群生长-扩散统一模型的条件,并提出了12种可能的生长-扩散统一模型．其中的模型包括了指数增长（减少）,逻辑斯蒂增长和威布尔生长规律,同时包括幂率衰减,指数衰减和随机扩散等扩散规律;同时这些模型可以单独描述单一的生长过程或扩散过程。文中以水稻害虫青翘蚁形隐翘虫的扩散和种群数量消长为例,研究了文中模型的应用问题,结果表明本文的模型用于描述昆虫种群的方向性扩散一指数衰减生长的过程是合适的。     

昆虫种群动态模拟模型

昆虫是动物界中最大的类群,与人类有着密切的利害关系。对昆虫的数量预测与符合经济和生态规律的管理,一直都被国内外列入重点研究课题。种群动态模拟是害虫管理中重要的基础工作。近十年来,关于昆虫种群动态模型的理论和实验研究进展迅速。现分别从单种种群和多种种群两个方面对国内外近些年来昆虫种群动态模拟模型的研究进展进行了概括和总结。单种种群从两个方面阐述:一是最基本的种群动态模拟模型Log istic方程的研究成果,包括方程的修正、参数的拟合与最优捕获策略等;另一个方面是对种群动态模拟常用的矩阵模型的概述,主要介绍不等期年龄组、矩阵维数的变化、矩阵维数与历期的关系、个体之间的发育差异以及发育速率差异等等对昆虫种群动态模型的影响。多种群主要从建模和模型应用两个部分对国内外研究成果进行综述。最后,对种群动态模拟模型研究的发展方向做了深入地讨论,即在原有的数据采集工作的基础上,使用面向对象程序设计语言,把各种要素包括各种物种及各种环境条件抽象成类,用消息传递来表示昆虫种群内个体与个体、昆虫种群与环境之间的相互作用,再结合先进的数学算法,建立一个直观的、操作简单的昆虫种群动态模型库,使模型结构与现实世界有最大的相似性。这样就可以实现昆虫种群动态的可视化、立体化、实时化和精确化的监测及预测。     

昆虫种群的一类时空动态模型研究

昆虫种群的时空动态包括种群的数量变化和空间分布变化.根据密度制约性原理, F推导出描述昆虫种群时空动态的非线性偏微分方程模型.该模型由扩散、迁移、出生及死亡等成分组成.建立了模型的差分解法,也给出模型参数的拟合方法.模型的初始分布确定为二项分布,Poisson分布,以及负二项分布.给出产生3种空间分布的计算方法.给定初始分布类型及参数,由各算法组装的计算机模型可得到初始分布,田间各点各时刻的昆虫数量 ,以及该时刻的空间分布类型和聚集性.     

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。     

塔里木河上游胡杨种群结构与动态

采用样带调查法对塔里木河上游3个断面8.5 hm2天然胡杨林进行野外调查,绘制了胡杨种群年龄结构图和存活曲线,结合种群动态量化方法与时间序列预测,分析种群结构与动态特征。结果表明:塔里木河上游胡杨种群密度随径级增大而减小,自疏指数接近-3/2,个体胸径达24 cm后种群密度保持相对稳定。中、下段胡杨种群年龄结构呈金字塔型,幼龄级所占比例较大、林分年轻;存活曲线为Deevey C型,且动态指数0,为增长种群。受所处生境条件影响,上段不同生境胡杨种群年龄结构差异明显。阿瓦提县胡杨种群结构呈金字塔型,幼龄级比例高达77.2%,存活曲线属Deevey C型,为增长种群;南口镇与托海乡胡杨种群结构呈壶型,幼龄级比例极低、中大龄级比例高达84.7%,存活曲线属Deevey A型,为衰退种群;沙黑里克镇胡杨种群结构呈钟型,存活曲线属Deevey A型,为暂时稳定种群。种群数量动态与时间序列分析表明,中、下段胡杨更新资源丰富,未来种群能够稳定增长;上段南口镇、托海乡与沙黑里克镇幼龄级数量随时间推移减少,种群向大老龄级发展,未来种群将走向衰退。总之,上段胡杨种群因更新资源不足而趋于衰退,未来保持适当的人工辅助恢复措施和加强保护现有植株及其生境是保持胡杨种群自然更新和进行种群恢复的关键。     

气候变化导致青藏高原马鹿种群适应性分布退缩：以类乌齐马鹿国家级自然保护区为例

近50年青藏高原的气候变化速率是全球平均值的2倍,对高原有蹄类的种群分布和多样性维持带来严重影响。本研究以西藏类乌齐马鹿国家级自然保护区的马鹿种群为例,通过2013年和2021年对马鹿和牦牛种群数量、分布的调查,并整合了物种分布模型和种群动态模型,评估了当前和未来气候变化及人类活动(放牧、道路、居民点等)对马鹿种群适应性分布的影响。研究表明,马鹿种群在2013—2021年由890头增加到1 400头,根据种群增长模型预计在2050年马鹿种群数量将达到1 735头,但其适宜栖息地在2050年代下降43.4%,2070年代下降5.1%,表明马鹿种群增长与适宜栖息地缩小之间的冲突将不利于马鹿种群的可持续发展。同时,当前马鹿与牦牛栖息地重合率为19%,2050年代为60%,2070年代为37%,且牦牛与马鹿存在食物竞争,这在一定程度上减少了马鹿原有的适宜栖息地。为保护马鹿,建议减少牦牛的饲养量1 000～1 500头。本研究将种群增长模型、种间竞争关系与物种分布模型整合,把气候变化对物种的影响延伸到种群层面,对其他物种的保护具有借鉴意义。     

单种群生长的广义Logistic模型

描述单种群生长的一般Logistic模型其中r>0为种群的内禀生长率,K>0为环境容纳量。它通常被称为Verhulst-Pearl模型,其基本特征是描述了种群的S型生长(如图1),当种群的初始值x_o相似文献   

川黔地区濒危植物红豆树种群结构与数量动态特征

红豆树(Ormosia hosiei)是我国南方特有珍稀濒危植物,具有极高的经济价值和人文价值。为了解红豆树种群在川黔山区的生存现状及制约种群发展的原因,该文以川黔4个区域红豆树自然种群为调查对象,采用典型样地调查的方法,根据不同种群的分布特征,每个种群分别设置2个面积为20 m×20 m的具有代表性的样地进行调查,通过编制种群静态生命表、绘制存活曲线、计算数量动态指数、利用生存函数及时间序列模型分析了川黔山区不同红豆树种群的结构与动态特征。结果表明：(1)河株村和干耳盘村种群龄级结构呈倒“J”型结构,陈家湾村和绒春村种群呈不规则“哑铃”型结构,红豆树种群自然更新能力强,但中龄级个体容易缺失。(2)4个种群均为增长型,存活曲线接近于Deevey-Ⅱ型,其中河株村、陈家湾村和绒春村种群消失率和死亡率呈“多峰型”,种群在生长中期容易受到外界干扰。(3)红豆树种群数量动态变化表现为幼龄级个体死亡率高,成熟龄级个体数量动态稳定的特点,其形成原因与山区地形特点和红豆树种子传播特性有关。(4)RDA排序结果显示,海拔和坡度是影响幼龄个体数量结构的主导因子,干扰强度是影响种群中高龄个体数量结构的主要...     

海南吊罗山濒危植物山铜材种群结构与动态特征

为探究海南吊罗山山铜材（Chunia bucklandioides）种群结构与动态特征，以当地山铜材野生种群为研究对象，将种群集中分布区域设为典型样地并开展样地调查，以空间代替时间构建种群年龄结构，采用动态量化分析、绘制存活曲线、计算生存函数等方法分析现有种群结构特点和动态特征，并通过时间序列预测模型推测种群未来发展趋势。结果表明：（1）吊罗山山铜材种群年龄结构接近不规则金字塔型，动态量化分析显示该种群为增长型种群，但第Ⅰ～Ⅲ龄级间存在衰退现象，种群增长性弱，稳定性差，受外界干扰敏感度高，有向稳定型种群转变的趋势。（2）随龄级增加，山铜材标准化存活个体数量减少，生命期望降低，死亡率和消失率总体呈上升趋势，存活曲线趋近于Deevey-Ⅱ型。（3）生存分析显示吊罗山山铜材种群具有前期增长、中期稳定、后期衰退的特点。（4）经过未来2、4、6龄级时间后，Ⅰ～Ⅲ龄级个体数量将逐渐减少，Ⅳ～Ⅶ龄级个体数量少量增加，幼龄苗木自我更新能力不足，种群存在规模收缩和衰退的风险。研究表明，生境碎片化、分布范围小、植株结实量少和幼龄个体不足是导致吊罗山山铜材濒危的主要因素，建议通过设立自然保护小区、辅助种子入...