种群的结构、动态与数量调节
生物种群数量与结构的变化及其影响因素
生物种群数量与结构的变化及其影响因素生物种群数量与结构的变化是生态系统中必不可少的过程。
它涉及到许多因素，包括环境变化、物种间的相互作用、人类活动等。
本文将探讨这些因素，以及它们对生物种群数量和结构的影响。
一、环境变化环境变化是生物数量和结构变化的最直接原因。
例如，全球变暖导致的气温升高和降雨模式的变化，可能对某些物种的繁殖和生存造成影响。
一些物种可能会因为气候变化而失去其原有的栖息地和食物来源，无法维持其数量和生存状况。
环境变化还可能通过影响生态学系统中其他物种的数量和结构，对某些物种产生影响。
例如，当一个物种的掠食者数量增加时，该物种的数量可能会下降。
同样，当一个物种的食物来源减少时，该物种的数量也可能会下降。
二、种群的生命周期种群的生命周期也对数量和结构的变化产生影响。
生命周期通常包括三个主要的阶段：增长、平衡和衰退。
在增长期，一种物种可能会经历繁殖率和存活率的增加，导致数量的增加。
在平衡期，该物种的数量可能会保持相对稳定。
在衰退期，数量可能会下降。
三、物种间的相互作用物种间的相互作用包括共生、竞争和捕食。
这些相互作用可以影响一个物种在生态系统中的数量和结构。
例如，当两种物种共生时，它们可能会相互促进生长和繁殖，导致数量的增加。
当两个物种竞争时，它们可能会互相抢夺食物和栖息地，导致数量下降。
而当一种物种被其掠食者捕食时，该物种的数量也可能下降。
四、人类活动人类活动也是影响生物数量和结构变化的重要因素。
例如，当人类砍伐森林、污染水域和空气时，可能导致物种的数量下降或其数量和结构改变。
另一方面，当人类保护一些物种、恢复自然景观和野生动物栖息地时，可能会促进物种的数量和生态系统的健康。
总之，生物数量和结构的变化涉及到许多因素，包括环境变化、物种间的相互作用、人类活动等。
这些因素互相作用，可能导致生态系统中部分物种数量的增加或减少，甚至可能改变物种的结构。
为了保护生态系统的健康和多样性，我们需要更加关注这些因素，并采取措施加以保护和管理。
种群的结构与数量变化
结论！
直接反映种群的繁荣与衰退的特征是种群密度。
01
能够直接决定种群大小变化的特征是出生率和死亡率。
02
能够预测种群变化方向的特征是年龄组成。
03
能够间接影响种群个体数量变动的特征是性别比例。
04
种群数量的变化
理想条件： 食物（养料） 空间条件充裕 气候适宜 没有敌害
种群增长的“J”型曲线
05
出生率和死亡率
04
种群密度
02
种群数量的变化规律
03
种群研究的
06
迁入率和迁出率
07
年龄组成、性别比例
种群密度
定义：单位空间内某种群的个体数量。 事例：每立方米水体内非洲鲫鱼的数量。 特点：不同物种的种群密度，在相同的环境条件下差异很大；同一物种的种群密度也不是固定不变的。
种群密度
种群的个体数量 空间大小（面积或体积）
大草履虫种群的增长曲线
生态学家曾经做过这样一个实验：在0.5ml培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24小时统计一次大草履虫的数量。经过反复实验得出了如图所示的结果。
Hale Waihona Puke 种群增长的“S”型曲线S型增长曲线
01
环境负荷量
02
K/2
03
增长缓慢
04
增长加速
05
增长缓慢
06
增长速度最快
07
3.种群数量的变化
某岛屿环颈雉种群数量的增长
种群迁入一个新环境后，常常在一定时期出现“J”型增长
“J”型增长的数学模型
01
02
环境条件有限
种群密度
种内斗争 捕食者
出生率 死亡率
增长率
增长率随着种群密度的增加而按一定的比例下降
昆虫生态学 第三章 昆虫种群生态学
若个体间相互独立，则为随机分布（random distribution）；
若个体间相互排斥，则为均匀分布（uniform distribution）。
（二） 分类类型
根据种群内个体的聚集程度和方式不同，可把昆虫种群
NP3=(K+3-1)/3P/QNP2=(K+2)/3P/QNP2
NP4=(K+4-1)/4P/QNP3=(K+3)/4P/QNP3
NP5=(K+5-1)/5P/QNP4=(K+4)/5P/QNP4
②、 核心分布（contagious distribution）或奈
曼分布（Neyman distribution） 该分布的特点是：
迁移，其迁移率可视为零。
综上所述，昆虫种群的数量变动的基本模式可以概
括为：
Nn
N0[(e •
f m
f
) • (1 d) • (1
M )]n
或 Nn=N0〔R×(1-d)×(1-M)〕n
第二节 昆虫种群的分布型
一、 种群分布型的概念 二、种群分布型的类型 三、种群空间分布型的测定方法
一、种群分布型的概念
频次分布测定的具体步骤如下：
1、确定调查对象。 2、选好调查标准地。根据害虫发生的情况和危害程度，选 择具有代表性的试验地。
正二项分布（binomial distribution）又叫二项分布、均匀分布或一 致格局。所谓正二项分布就是指数为正的二项式展开后所得到的 各项分布。 正二项分布的特点是：1、种群内的个体在空间的散布是均匀的； 2、种群内的个体在空间的分布比较稀疏，不聚集；3、个体间相 互独立，无影响； 4、 当调查单位内实查的数值比较大时（即密 度大时）可成一个对称的或近似对称的次数分布曲线。
第三章 种群生态学
• 整理调查结果（数量（ｘ）和实测频次（ｆ）所组 成的频次分布统计表，以求出样本方差（S2）和平 均数（ｘ））
• 按照各分布型的概率通式，计算各项理论概率及其 相应的理论次数
• 进行卡方检验，测定其实测频次与理论频次之间的 差异是否显著
（二）研究意义
1、种群的重要属性之一 • 由物种的生物学特性和生境条件所决定的 • 环境的同质性和异质性 2、可以揭示种群的空间结构以及种群下结构的状况 • 有无个体群（colony）？ • 分布的基本成分是单个的个体还是个体群？ 3、抽样技术的理论基础 • 抽样数、最适样方的大小、序贯抽样方程 • 数据代换
• 但其缺陷是判断分布格局比较粗放，只分大 类，不及经典频次法具体
1、扩散系数（C）
C＝ xi m / n 1 S 2 / m
2
• C＝1时，为随机分布 • Ｃ＞1时，为聚集分布 • C＜１时，为均匀分布
ｍ±ｔＳｍ＝１±２ 2n / n 1
2
如果C值随虫口密度变化，则不用此法判定，而要 用K值法等其他方法
Iδ ＝ n xi xi 1 / N N 1 n fx 2 N / N N 1
n i 1
• Iδ=1，随机分布
• Iδ>1, 聚集分布
• Iδ<1, 均匀分布 • 抽样单位最好是植株或叶片
4、平均拥挤度（ｍ*）
• Ｌｌｏｙｄ（1967） • 平均每个个体与多少个其他个体处在在同一个样方 中 • 平均拥挤度是强调个体的平均，而平均数则是强调 样方的平均 • 平均拥挤度不受零样方的影响，而平均数却受零样 方的影响 • ｍ*＝ｍ＋（Ｓ２／ｍ－１）（１－Ｓ２／ｎｍ） • m*/m=1，均匀分布 • m*/m>1，聚集分布 • m*/m<1，均匀分布
生态学-第三章 种群生态学(1)
（2）样方法：在若干样方中计算全部个体，以其平均值推 广来估计种群整体。样方需要有代表性并随机取样。
（3）标记重捕法：对移动位置的动物，在调查样地上，捕 获一部分个体进行标志，经一定期限进行重捕。根据重捕 取样中标志比例与样地总数中标志比例相等的假定，来估 计样地中被调查的动物总数。
生命表的作用和格式
• 生命表的作用：
（1）综合评定种群各年龄组的死亡率和寿命
（2）预测某一年龄组的个体能活多少年
（3）不同年龄组的个体比例情况
• 生命表的格式：
– nx=在x期开始时的存活数
– lx=在x期开始时的存活率：lx=nx/n0 – dx=从x到x+1的死亡数 (dx = nx – nx+1) ；
80 28 14 4.5 4.5 4.5 4.5 0 2 -
1.000 0.437 0.239 0.141 0.109 0.077 0.046 0.014 0.014 0
0.563 0.452 0.412 0.225 0.290 0.409 0.692 0.000 1.0 -
102 48 27 17.75 13.25 8.75 4.25 2.0 1.0 0.0
224 122 74 47 29.25 16 7.25 3 1 0
1.58 1.97 2.18 2.35 1.89 1.45 1.12 1.50 0.50 -
藤壶的动态生命表 ：对 1959 年固着的种群进行逐年观察，到 1968 年全部死 亡。 资料根据 Conell(1970)( 引自 Krebs,1978)
命表。依据取得 nx 和 dx方法的不同，生命表可以分为动
态生命表 和 静态生命表 。
种群动态的调控机制
种群动态的调控机制生态系统中，生物种群（指同种生物在一定地理区域范围内的总和）是构成整个生态系统的重要组成部分。
种群数目与密度等参数是刻画生态系统功能稳定性、物质循环、生物多样性等重要因素。
而种群数量、结构、演替过程和生态位使用则受到环境变化、繁殖力、竞争、捕食或食病害等生态因素的调控，在生态系统功能稳定性的维持中起着重要的作用。
种群动态的调控机制是指通过各种生态因素与因素间的相互作用、反馈、稳态、不可逆性等调控效应，调节、控制生态系统中种群数量与分布变化的生态机制。
种群动态主要反映了物种的数量、干重或生物量、密度、分布、占有率以及生殖指数、性比例、年龄结构、生长与死亡率等要素的分布与动态变化。
种群动态调控机制可分为内部调控和外部调控两大类。
内部调控机制内部调控机制是指种群内部的自然调控方式，通常与生活史特征、环境适应性、种群密度以及种间竞争等有关。
生物种群遗传结构和生态位的利用可以部分反映种群的适应性，内部调控机制通常包括以下几个方面内容：1.繁殖和生活史特征繁殖特征是评价种群生产力大小的重要指标。
种群繁殖力受性比例、生育季节、繁殖方式、生育率等因素的影响。
不同物种具有不同的繁殖方式，对宿主适应与利用效率有较大影响。
回顾地球历史，可发现不同物种从海洋到陆地上时，繁殖方式的改变成为它在陆地上存活下来的首要条件。
例如，据古生物学家推测，当古爬行动物爬上陆地，便产生更多的卵、更多的后代，同时留下较多的后代繁殖下一代，成为了它能在陆地上成功存活的关键。
反之，当恐龙退化成为禽鸟时，它们就变成卵生动物，目的是在土地上育儿，从而逐渐向旱地过渡。
2.干扰调控种间竞争是生态系统中的普遍现象，物种之间通过竞争来调节彼此的数量，确保强者生存，弱者致残，比如虎狼猎食时寻找的总会是落单或胆小的猎物，如果猎物的舞台太小导致栖息量减少，疾病死亡率增加，则大型捕食动物的数量也会相应下降，这一过程就是由竞争组成的系统的动态演化过程。
种群的生长动态与调控机制例题和知识点总结
种群的生长动态与调控机制例题和知识点总结在生态学中，种群的生长动态与调控机制是一个非常重要的研究领域。
了解种群的变化规律以及影响其发展的因素，对于保护生物多样性、管理自然资源以及解决生态问题都具有重要的意义。
下面我们将通过一些例题来深入探讨这个主题，并对相关的知识点进行总结。
一、种群生长动态的基本模式1、指数增长（J 型增长）特点：种群数量以恒定的增长率连续增长。
数学模型：Nt ＝N0λ^t （其中 Nt 表示 t 时刻的种群数量，N0 为初始种群数量，λ 为周限增长率，t 为时间）例题：在理想条件下，某种细菌每 20 分钟繁殖一代，初始种群数量为 100 个。
经过 10 小时后，种群数量是多少？解答：10 小时共有 30 个 20 分钟，即 t ＝ 30。
λ ＝ 2（因为每 20 分钟繁殖一代，数量翻倍），N0 ＝ 100。
代入公式可得 Nt ＝100×2^30 ≈ 1073741824 个。
2、逻辑斯蒂增长（S 型增长）特点：种群增长初期近似指数增长，当种群数量达到环境容纳量（K 值）时，增长停止。
数学模型：dN/dt ＝ rN(1 N/K) （其中 dN/dt 表示种群的瞬时增长率，r 为内禀增长率，N 为种群数量，K 为环境容纳量）例题：某草原上野兔的环境容纳量为 1000 只，内禀增长率为 05。
初始种群数量为 100 只，求种群数量增长到 500 只所需的时间。
解答：首先将已知数据代入模型，得到 dN/dt ＝ 05×N×（1N/1000)。
然后通过积分求解这个微分方程，计算过程较为复杂，此处略去。
最终得到所需时间约为 69 年。
二、影响种群生长动态的因素1、内部因素出生率和死亡率：直接影响种群数量的增减。
年龄结构：包括增长型、稳定型和衰退型，反映种群的发展趋势。
性比：影响种群的繁殖潜力。
2、外部因素食物和资源：充足的食物和资源有利于种群增长，反之则限制种群发展。
33 种群的结构、动态与数量调节
空间特征：种群具有一定的分布区域 数量特征：每单位面积(或空间)上的个体 数量(即密度)及变动 遗传特征：种群具有一定的基因组成不是 个体的简单相加,有机体之间相互作用，整 体上呈现组织结构特性
个体之间差异性：不同的发育阶段(年龄不 同)；同一生长阶段，个体贡献不同
个体水平与种群水平的差异：个体有出生、
群分布(clumped distribution)、均匀分布 (unifonll distribution)和随机分布(random distribution)3种类型.
33.2种群的数量动态
1.种群在资源无限条件下呈指数增长（略） 2.种群在资源有限条件下呈逻辑斯谛增长（略） 3.人类人口不能无限增长 从人类发展的历史角度分析，世界人口有着3 个较大的增长时期：①人类的祖先从灵长类进 化为人类的时期；②渔猎社会向农业社会转变 的时期；③文艺复兴起一直到现在。
密度：单位面积或体积、生境中的个体数量或生
物量、能量.
⑴绝对密度:是单位面积或空间的实有个体数。
⑵相对密度:获得表示数量高低的相对指标。
种群密度的调查方法： ⑴总数量调查法：在某一面积的同种个体 数目。 ⑵样方法：在若干样方中计算全部个体， 以其平均值推广来估计种群整体。样方需 要有代表性并随机取样。
33.3种群的数量调节
1.密度制约和非密度制约因子影响或调节着 种群数量
密度制约因子
环境因子中，对生物作用的强度随生物的密度而 变化的因子。
类型有正负两类，在密度增加的状态下，正 者作用导致生物的密度进一步增长；负者 导致密度的反馈性降低，有调节种群密度 的作用。一般生物因子常为密度制约因子。
非密度制约因子 环境因子中，对生物作用的强度与生物密 度变化无 关的因子。
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种群的结构、动态与数量调节
一、种群的概念和特征
1．种群是同一物种个体的集合体
（1）种群是指占有一定空间和时间的同一物种个体的集合体。
个体彼此间可以互配进行生殖。
（2）种群不仅是物种的存在单位，而且是物种的繁殖单位和进化单位。
（3）种群不仅是物种的具体存在单位，而且也是群落的基本组成成分。
2．出生率和死亡率是决定种群动态的两个重要参数
（1）出生率一般用单位时间（如年、月、日等）内每100个个体的出生个体数表示。
（2）死亡率一般用单位时间内每100个个体的死亡数表示。
（3）出生率和死亡率的相互作用决定着种群的数量动态。
在一定时期内，只要种群的出生率大于死亡率，种群的数量就会增加，反之，种群的数量就会下降。
3．年龄结构预示着种群未来的增长趋势
（1）种群的年龄结构是指不同年龄的个体在种群中占有比例的关系。
（2）动物的年龄分为生殖前期、生殖期和生殖后期3个年龄组。
（3）种群的年龄结构类型
①增长型的年龄结构：年轻个体占优势的种群；
②衰退型的年龄结构；老年个体占优势的种群；
③稳定型的年龄结构：各年龄组的比例大体相等的种群。
4．标志重捕是动物种群密度调查的一种常用方法
（1）种群密度是指单位面积上个体的数量，它随着季节、气候条件、食物储量和其他因素而发生变化。
（2）标志重捕法
①标志重捕法的方法
先捕获一部分个体进行标记，然后再将它们释放，过一定时间后再进行重捕并记下重捕个体中已被标记的个体数。
②标志重捕法的计算
其中N＝种群总个体数，M＝标志个体数，n＝重捕个体数，m＝重捕中被标记的个体数。
③标志重捕法的应用条件
a．标志个体释放后应与其他个体均匀混合；
b．标志方法不会伤害动物和影响动物的行为；
c．研究区域呈相对封闭状态，没有个体的迁入和迁出。
5．种群中的个体有3种分布型
（1）分布型是指种群中个体的空间分布格局。
（2）种群中个体的分布型
①集群分布
集群分布是最常见的，是动植物对生境差异发生反应的结果，同时也受生殖方式和社会行为的影响。
人类在地球表面呈集群分布。
②均匀分布
均匀分布是由种群成员间进行种内竞争所引起的。
动物的领域行为经常会导致均匀分布。
③随机分布
如果生境条件均一，种群成员间既不互相吸引也不互相排斥，就有可能出现随机分布。
二、种群的数量动态
1．种群在资源无限条件下呈指数增长
（1）有些生物在食物和空间无限的条件下可以连续进行生殖，且没有特定的生殖期，种群数量呈指数增长。
其动态可以用下面的微分方程表示：
其中dN／dt表示种群的瞬时增长量，b和a分别代表个体的瞬时出生率和死亡率，N代表种群大小。
令r＝b－a，表示种群的瞬时增长率，因此种群的瞬时增长量就是：
（2）指数增长的特点
①增长不受资源限制；
②增长不受空间和其他生物制约；
③虽然开始增长很慢，但随着种群基数的加大，增长会越来越快。
2．种群在资源有限条件下呈逻辑斯谛增长
（1）环境容纳量
环境容纳量是指由环境资源决定的种群数量，即某一环境在长期基础上所能维持的种群最大数量。
（2）逻辑斯谛方程
为了描述在资源、空间有限和存在其他生物制约条件下的种群数量增长过程，就必须在指数增长方程中引入环境容纳量（即K值）的概念，则此方程变为（逻辑斯谛方程）：
其中的（K-N）／K就是逻辑斯谛系数，K值生物意义就是种群的稳定平衡密度。
（3）逻辑斯谛增长是一种S形增长曲线，而指数增长曲线是J形。
3.r对策与K对策生物的生存
（1）生物的两种不同生活史对策，
①r对策
a．r对策生物通常是个体小、寿命短、生殖力强但存活率低，亲代对后代缺乏保护；
b．r对策生物有较强的迁移和散布能力，其发展常常要靠机会；
c．种群的死亡率主要是由环境变化引起的，而与种群密度无关。
②K对策
a．K对策生物通常是个体大、寿命长、生殖力弱但存活率高，亲代对后代保护很好；b．K对策生物迁移和散布能力较弱，但对生境有极好的适应能力，种群数量通常能稳定在环境容纳量的水平上或有微小波动；
c．种群死亡率主要是由密度制约因素引起的，而不是由环境条件变化引起的。
（2）r对策物种和K对策物种的种群数量动态曲线
①r对策物种只有一个稳定平衡点而没有灭绝点，它们的种群在密度极低时也能迅速回升到稳定平衡点S，并在S点上下波动，所以不易灭绝；
②K对策物种的种群动态曲线有2个平衡点：一个是稳定平衡点S，一个是不稳定平衡点X（又称灭绝点）。
种群数量一旦低于X就必然会走向灭绝。
三、种群的数量调节
1．影响或调节种群数量的因子
（1）密度制约因子
①密度制约因子相当于生物因子如捕食、寄生、流行病和食物等；
②密度制约因子的作用强度随种群密度的加大而增强，种群受影响个体的百分比也与种群密度的大小有关。
（2）非密度制约因子
①非密度制约因子相当于气候等非生物因子；
②非密度制约因子对种群的影响不受种群密度本身的制约，对种群密度无法起调节作用。
2．种群数量周期波动
（1）种群数量周期波动是环境因素或种群自身因素引起的。
（2）多数种群的数量波动是无规律的，但少数种群的数量波动表现有周期性。