第三章 生物种群

第九章生物种群

一、种群的定义（population）

种群是种群就是在一定空间中同种生物的个体集群。

种群是物种在自然界中存在的基本单位，又是生物群落的基本组成单位。种群是一种

特殊组合，具有独特性质、结构、机能，有自动调节大小的能力。

种群生态学（population ecology）——研究同种生物个体群数量动态、特性分化及其发生发展的科学。（种群生物学population biology）

二、种群的基本特征

1.种群数量和密度

种群数量是在一定空间中某中生物个体的总数。

种群的密度——某种生物在单位空间中个体数目。

不同物种的种群密度，在同样的环境条件下差异很大。例如，在我国某地的野驴平均每一百平方千米还不足两头，但是在相同的面积内，灰仓鼠则有数十万只。同一物种的种群密度也不是固定不变的。例如，在一片农田中的东亚飞蝗，夏天的种群密度较高，秋末天气较冷时则降低。

通过研究种群的大小和密度，可以了解某一种群与其环境是否协调，若协调该种群的大小就大，密度就大。反之，该种群的大小就小，密度就小。

种群密度的调查方法标志重捕法：在调查样地上，先捕获一部分个体进行标记（M）放生，一定时间后，再捕m个个体，其中有n个标记个体，则，样地个体数为：

例如，在对某种鼠的种群密度的调查中，第一次捕获并标志39只鼠，第二次捕获34只鼠，其中有标志鼠15只。设该种群数量为N，则N∶39=34∶15 N=39×34÷15=88(只)

密度的类型：

天然密度：单位空间的生物数量（粗密度）

生态密度：单位栖息空间内生物的数量（特定密度或经济密度）

根据种群密度的适宜程度，分为：

最适密度（optimal density）：种群增长处于最佳状况时的种群密度。

饱和密度(saturate density)：特定环境所能允许的种群最大密度。

最低密度：濒临灭绝前的种群密度。

2．种群的年龄结构和性比

2.1年龄结构（age structure）

年龄结构——某一种群各龄级（如1-5龄、5-10龄）或繁殖状况（繁殖前期、繁殖期、繁殖后期）和个体数目占总数的百分比。

年龄金字塔——根据某一种群从幼龄到老龄的个体数目顺序所作的图示，即为种群的年龄金字塔。

年龄金字塔的三种类型

a.增长型：以幼龄个体为主，老龄个体较少，出生率大于死亡率的种群。

b.衰退型：以老龄个体为主，幼龄个体较少，死亡率大于出生率的种群。

c.稳定型：幼龄个体和老龄个体所占比例大致相同，出生率等于死亡率的种群。

2.2性比（sex ration）——性比是种群中雄性个体和雌性个体数目的比例。性比对种群配偶关系及繁殖潜力有很大的影响。

3分布格局（distribution pattern）——种群内个体空间分布方式或配置特点。

均匀分布

随机分布

集群分布

种群分布格局最简易的判断方法，通过公式： S2=Σ(x-m)2/n-1计算

其中：n—调查时样方数 m—每个样方中个体平均数

x—样方中的个体总数 S2 —方差（分散度）

当S2=0即S2m 时为集群分布4．种群的增长与调节

我们先考虑一个例子，当一个新种群侵入到一个新地区

之后，开始时，假设

环境限制因素较小，种群得到迅速增长、种群的个体

数量增加；但种群个体数量增加到一定程度后，环境阻

力增加（如有限的生存空间和食物来源，种内竞争、疾

病蔓延等），种群增加速度逐渐变慢，最后稳定在一定

水平上，或者在这个水平上下波动。这种种群变化情况

可用逻辑斯谛方程表示：即

其中r为种群瞬时增长率，N为原始种群（10）个体数目，K为环境所能支持的最大容量。（100）（1-N/K）是表示环境阻力大小的一个量、该数值大说明环境阻力小，种群个体增加较快；该数值小说明环境阻力大，种群个体增加较慢。

将逻辑斯谛方程绘成曲线即为（如图）

如果没有环境阻力即为指数增长，两条曲线中间的阴影部分即为环境阻力。环境阻力是普遍存在的。因此，逻辑斯谛增长曲线比较符合实际情况。

从上述逻辑斯谛增长曲线可知，种群的个体数量总是稳定在一定水平或波动在一定幅度内。其原因是什么呢？是种群增长的自我调节机制。

B.种群增长的自我调节机制

种群增长的自我调节是通过环境阻力的负反馈机制来抑制种群增长或减少的正反馈而实现的。

要想理解这句话，首先必须搞清什么是正反馈和负反馈。

正反馈：指反馈的信息与输入的信息方向相同，符号相同的反馈。

例如，当一个新物种进入一个新地区之后，开始环境阻力小，如生存空间大、食物充足，该物种迅速得到发展。个体数量增加的信息反馈到环境中，只要该物种个体数量小于环境容量，即环境阻力仍然不够大，还能允许个体数量增加，那么，该物种的数目还要继续增加，象这样的反馈机制就叫正反馈。

负反馈：指反馈的信息与输入的信息方向相反，符号相反。

例如，当个体数量增加的信息反馈到环境中，如果这些环境阻力增加，即该个体数量已超过环境容量，即个体的生存空间狭小，食物短缺，种内竞争强烈或疾病流行等原因，可抑制个体数目的进一步增加而出现减少的现象。这就是负反馈机制。

种群增长的自我调节就是通环境阻力的负反馈机制抑制种群个体数量增加或减少的正反馈机制来实现的。这个调节过程可以用下面的图示表示之。

（1）种群的指数式增长：与密度无关。无限环境、空间食物无限、增长率不变。

1）世代不重叠：离散型增长。世代不重叠，不具年龄结构，没有迁人、迁出。一年生植物、多数昆虫。

N 1=N0λ N 2 =N0λ2N 3=N0λ3…

N t =N0λt N0为种群初始大小，N t为若干代后种群的大小，λ为周限增长率。

函数式为一指数函数, 做图是J 型曲线。

2）世代重叠：亲本产生后代之后不死亡，为连续增长型。

如果瞬间增长率r保持恒定的话，那么这种数量变化的特征，正好可以用一个微分方程dN/dt = r N

来表示这种增长。

dN/dt表示了种群的变化率（增长率），N

为任何时候种群的大小，r为瞬间增长率。

t

其积分式N t =N0e r t

瞬间增长率和周限增长率的关系λ=e r

（二）种群动态变化

各个物种的延存是在新个体出生与已有个体死亡的矛盾对立过程中实现的。

群落中各种群的数量消长幅度和速度对群落的面貌和性质乃至群落环境都有影响，它们自身的变化则取决于内在的生物学特性、外界营养条件和种内、种间相互作用等因素。

1、种群增长类型：“J”型和“S”型。“Ｊ”型是在资源无限条件下的种群

增长类型；“S”型是在有限资源条件下。

2、单种群落的个体数量变化：由单一种组成的群落，在自然界大多处于生

态环境较差、胁迫强烈的生境，更多是由人培植的人工群落。该种群密度主要取决于资源供给情况、枝叶伸长情况和生态适应能力等。当种群密度增大到使资源消耗超过补给时，死亡率便提高，并将密度调整到与资源相协调的状态。

每个种群随着年龄增大，通常减少在群落中的个体数量，这在同龄单一种群组成的群落中，表现最为显著，称为自然稀疏。

（三）生态位与种群间竞争