第11章种群增长.ppt

第7章 种群增长 2007-04 第11章 种群增长（Population Growth） 关键概念 11.1 种群的几何增长和指数增长 1、几何增长（Geometric Growth） 2、指数增长（Exponential Growth） 指数增长模型（Nt = N0 e r t）的假定： 3、自然界的指数增长种群 外来入侵物种的种群增长模式： （2）指数增长速度减慢 11.2 逻辑斯谛种群增长(Logistic Population Growth) 举例 举例 举例 Logistic 增长模型 续 例 11.3 种群增长的随机模型 (Stochastic Models) 11.3 种群增长的限制 1、环境与加拉帕戈斯地雀的出生和死亡 续 地雀种群数量变化的机制 （另一实例） 11.4 小而快和大而慢的内禀增长率 1、小型海洋无脊椎动物的种群增长 应用与工具：人口 （2）种群动态 思考题 * 在有丰富资源的条件下，种群按几何增长率或指数增长率增长 当资源不足时，种群增长率减慢并最终停止，即Logistic种群增长 环境影响种群出生率和死亡率而限制种群增长 当种群的世代之间按一固定的比例增长时，称为几何增长。 1年生植物和1年1代的昆虫世代之间不重叠，其种群多呈几何增长。其增长公式为： Nt +1 = Nt λ 或 Nt = N0λt Nt : 时间t时的个体数量； N0：初始数量；λ：几何增长率； t:世代数或时段间隔数。 如果某生物种群按几何增长率增大，那么，结果会如何？ 天蓝绣球假设种群的几何增长 将公式求积分，可计算出种群的数量： Nt = N0 e r t ， e 是自然对数的底 （比较分离世代的Nt = N0λt ）。 当种群世代重叠、且资源无限的环境中，种群呈指数增长： dN/dt = r N dN/dt : 单位时间的种群数量；r：单位增长率（瞬时增长率）；N：种群数量。 公式表明，种群按加速度增长。 1、在不同环境中模型中的参数不变。（事实上，r可能随时间而变化） 2、种群数量用一个实数来表示。（事实上，种群是离散的，并具有一定的结构） 3、种群无限期按指数增长或衰减。（事实上，这是不可能的，因为资源是有限的。随着种群密度增大，个体间竞争也逐渐增强） 4、出生和死亡与年龄或 其他个体特性无关。（事实上，年龄、体型大小、性别等特性都与出生和死亡有关） 5、物种以一个随机交配种群的形式而存在，与其他种群的联系只是以固定的速率迁出和迁入。（c.f. 同一物种的种群间可能存在其他联系途径，如交配） （1）树 古苏格兰松种群的指数增长 Bennett（1983）通过计数湖底沉积层中花粉数量来估计苏格兰松在英国Norfolk地区定居后的种群数量变化。 假定：花粉的沉积率与树种群数量呈一定比例 指数增长生物的共同点是：起始种群很小，在优越环境中以指数速率快速增长。例如，入侵生物到达新的环境中由于摆脱其天敌，种群快速增长 。 Time since invasion Population size 显现阈值 Lag times (时滞）：the time from initial establishment to subsequent spread. 出现‘时滞’的原因： ① 种群增长的固有特性； ② 存在‘显现阈值’； ③ 弱阿里效应（Allee effects） Allee effect: 种群在低密度时出现的增长率减慢的现象。 Mediterranean fruit fly occurrence record 入侵初期地中海实蝇时隐时现，一直认为是由于多次入侵形成的。后来（1996年）才发现，实际上是入侵早期的潜伏阶段。 全球人口增长历史的未来趋势 英国环颈斑鸠种群的指数增长 1955－1964年，环颈斑鸠朝西欧扩张，种群数量按指数增长；但1965－70年间，增长率减小。说明种群遇到某种阻力（？）。 当资源不足时，种群增长率减慢并最终停止，即Logistic种群增长 增长曲线呈‘S’形或抛物线。种群停止增长时的数量称为负载力 （carrying capacity）, 用k 表示。 此时种群的出生率等于死亡率，零增长。 草履虫种群的抛物线增长 潮间带藤壶定居数量增长 非洲水牛种群的抛物线增长 牛瘟病消除后 在指数增长模型的基础上，加入环境阻力，Verhust and Quetelet (1838)提出了抛物线增长的等式： dN/dt = rmN ( K－N/K) = rmN (1－N/K) rm 最大单位增长率（内禀增长率） 环境阻力 当 N 很小时，种群呈指数增长；当N ＝K 时，增长率为1.