基础生态学实验Lotka-Volterra捕食者-猎物模型模拟

基础生态学实验

Lotka-Volterra 捕食者-猎物模型模拟

【实验原理】

dN∕dt=r1N-C1NP猎物种群动态

dP∕dt=-r2N+C2NP捕食者种群动态

N:猎物的密度

r1:猎物种群的增长率

C1:捕食者发现和进攻猎物的效率，即平均每一捕食者捕食猎物的常数P ：捕食者密度

-r2:捕食者在没有猎物时的条件下的死亡率

C2:捕食者利用猎物而转变为更多捕食者的捕食常数

PrfidaIOTS

20 _____________ I ______ ___ J ____________ I _______ 0.0

Owaa 30

CJenEtrBtkall

【实验目的】

在掌握LOtka-VOIterra捕食者-猎物模型的生态学意义与各参数意义的基础上，通过改变参数值的大小，在计算机模拟捕食者种群与猎物种群数量变化规律,

从而加深对该模型的认识。

【实验器材】

1、计算机

2、模拟运行软件

3、种群生物学模拟软件包（Populus）, 5.5版本，美国明尼苏达大学

【实验步骤】

设置初始值，之后保持N0 PQ不变，分别改变d2、g、r1、C的大小（具体数据见下表），观察记录每组数据下捕食者-猎物模型中两种群密度变化情况，与对照组进行比较。

【实验结果与分析】

Part I 研究捕食者-猎物模型中两种群密度变化情况与捕食者死亡率（ d）的关系

12Dτ

图1.1对照组捕食者一猎物模型种群密度随时间变化的图（d=Q.2）

1=!∣J∙

图1.2实验组1捕食者一猎物模型种群密度随时间变化的图（

d=Q.3)

I /Otka-Vα]teττ⅛ PretLator- Prey: PhaSe PIHrlE

5∏BoTDKi

PFIey TaPuIlJb皿[Λf J

图1.3对照组捕食者一猎物模型种群密度图（d=0.2 ）

LOtka-VOlteITa Predator-Prey: PhaSe Plane

JgI M Tl 啊也BT TD ED 30 L∏] HO LΞ3 13D 143[50 1閱ITO IBn ΓW∣

PFIey PoPliI^hCFD ( A1)

图1.4实验组1捕食者一猎物模型种群密度图（d=0.3 ）

表1研究种群密度变化情况与d的关系实验数据记录表

组别d2捕食者密度P波

动区间

猎物密度N 波

动区间

猎物增长为0 时

的P值

捕食者增长为

0时的N值

对照组0.225--6020--1104054

实验组10.320--6030--1604060

由以上图表可知：

捕食者死亡率d增长对猎物种群密度变化的影响反而要大于其对捕食者种群

密度的变化。d减小，可见猎物种群密度明显增加，且两者种群密度波动周期变长。

这是由于捕食者死亡率d直接影响捕食者密度，使其降低，从而使猎物种群密度增加，而猎物种群密度的增加又利于捕食者繁殖，使捕食者种群增加。综上, 多方面因素的作用导致猎物种群密度明显增加，而捕食者种群密度基本不变。

Part II 研究捕食者-猎物模型中两种群密度变化情况与转化常数（ g ）的关系

7

图2.3

对照组捕食者一猎物模型种群密度图（ g=0.25)

Irl

!/Otka-VolteTTa Predator-PreJ r

: TiTTle Trajeclnry

LOtka-VOItETTa Predator-Prey; TilTleTrajeCtoIy

LOtka-VOlteTra Predator-Piey: PhaSe Plane

12Dτ

图2.1对照组捕食者一猎物模型种群密度随时间变化的图（

g=0.25

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《

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口台昱

图2.2实验组2捕食者一猎物模型种群密度随时间变化的图（

g=0.1

Tl?JL ■ £

Prey F⅛∣JIIIl 3∣>∣j I' Λs )

图2.4实验组2捕食者一猎物模型种群密度图（ g=0.1 ）

表2研究种群密度变化情况与g 的关系实验数据记录表

组别

g

捕食者密度 P 波动区间

猎物密度N 波 动区间 猎物增长为0时 的P 值 捕食者增长为 0

时的N 值 对照组

0.25 25--60 20--110 40 54 实验组2

0.10

10--55

30--350

40

135

由以上图表可知：

转化常数g 增长对猎物种群密度变化的影响反而要大于其对捕食者种群密度 的变化。g 减小，可见猎物种群密度明显增加，波动变大，且两者种群密度波动 周期变长。

这是由于在捕食效率不变的情况下，转化常数 g 降低，会使捕食者种群密度 降低，而捕食者种群密度的又利于猎物繁殖，使猎物种群增加。综上，多方面因 素的作用导致猎物种群密度明显增加，而捕食者种群密度稍微变小。

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LOtka-VOltelTa Predator-Prey: PhaSe PIane

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PFey Fdi-BijliifaiXj I' Λ')

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Part In 研究捕食者-猎物模型中两种群密度变化情况与猎物增长率（ r ）的关系

图3.1对照组捕食者一猎物模型种群密度随时间变化的图（ r=0.6 )