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种群的特征与增长

個体群の特徴と成長

IX 生態と環境 / 個体群とその特徴
一句话结论

种群在有限环境中按 S 型曲线增长,个体数达到环境容纳量的一半(K/2)时增长最快。活动范围大的动物用标志重捕法估算个体数:N=Mn⁄m。

草地上的蝗虫你不可能一只只数完,池塘里的鱼也不可能全捞上来点名。可生态学的问题偏偏常从「这里有多少只」开始:数量是多少、在增加还是减少、会不会一直增加下去。这一节给你三样工具——估算数量的方法、读增长曲线的方法、读一个种群年龄结构的方法。

为什么是这样

同一地区、同一物种个体的集合叫种群(個体群)。种群有个体身上看不到的性质,最基本的是种群密度(個体群密度):单位面积或单位体积里的个体数。植物和移动缓慢的动物用样方法(区画法)计数——在若干个面积相同的方框里数个体,取平均再换算到全体;活动范围大的动物数不过来,用标志重捕法(標識再捕法)估算。

在食物和空间充足、没有天敌和疾病的理想条件下,个体数按一定比例不断倍增,曲线越来越陡,呈 J 型。现实中密度一高,每个个体分到的食物和空间变少、排泄物积累,出生率下降、死亡率上升(这叫密度效应,下一节细讲)。于是增长逐渐放慢,最后停在某个上限附近,增长曲线(成長曲線)呈 S 型。这个上限叫环境容纳量(環境収容力)。

把同时出生的一群个体随年龄变化的存活数记成表就是生命表,画成图就是生存曲线(生存曲線)。幼年死亡少、多数活到老年的是晚死型;各年龄死亡比例相近的是平均型;产卵极多、幼期大量死亡的是早死型。把各年龄段个体数横向排开就是年龄金字塔(年齢ピラミッド):幼年多的幼若型将来会增加,各段相近的安定型大致不变,老年多的老齢型将会减少。

生存曲线的三种类型(纵轴为对数刻度)1000100101存活数(对数刻度)相对年龄晚死型平均型早死型晚死型:大型哺乳类、人等,幼年死亡少。平均型:鸟类等,直线表示各年龄死亡比例相近。早死型:鱼类、贝类等,产卵多,幼期大量死亡。

定量表达

标志重捕法:第一次捕获 M 个个体,做上标记后放回;等它们与其余个体充分混合后,第二次捕获 n 个,其中带标记的有 m 个。如果第二次样本里标记个体的比例与整个种群相同,就有 m⁄n=M⁄N,于是 N=Mn⁄m。

这个估算有四个前提:标记不影响个体的生存和行为;标记在两次捕获之间不脱落;标记个体能与其余个体均匀混合;两次捕获之间种群基本封闭,出生、死亡、迁入、迁出可以忽略。任何一条不成立,结果都会偏,而且偏向是可以判断的。

S 型曲线上,单位时间增加的个体数在个体数达到 K/2 时最大:此前越来越快,此后越来越慢,接近 K 时趋于零。生存曲线的纵轴通常取对数刻度,这样「每段时间死去相同比例」就画成一条直线——平均型正是直线。

N=Mnm
N
要估算的种群个体总数
M
第一次捕获并标记后放回的个体数
n
第二次捕获的个体总数
m
第二次捕获中带标记的个体数
适用条件
  • 标记不影响生存与行为,且两次捕获之间不脱落
  • 标记个体与未标记个体充分混合,被捕获的概率相同
  • 两次捕获之间出生、死亡、迁入、迁出可以忽略

怎么用

先判断用哪种方法:固着或移动慢的生物(植物、藤壶、蜗牛)用样方法;鱼、鸟、哺乳类、能飞的昆虫用标志重捕法。题目若给出两次捕获的数据,就直接套 N=Mn⁄m,注意 m 和 n 别放反——分母是第二次里的标记个体数。

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