种群增长及环境的影响 生态学实验报告

实验报告

种群增长极环境的影响

一、实验目的和要求

1.了解Logistic 模型,并能运用模型进行种群增长的研究分析。

2.了解小球藻的培养过程,掌握Logistic 增长曲线绘制的一般方法。

3.了解环境对种群增长的影响。

二、实验内容和原理

在自然条件下，因受空间，食物等必需资源的限制，在有限的条件下,开始时因数量少而增长缓慢,随后逐渐加快；但是随着环境阻力逐渐增加,增长速度又开始下降。当种群数量达到其环境资源所能维持的最大数量,即环境容纳量时,种群停止增长并维持下去。种群的个体出生率和死亡率都随着种群密度变化而变化。

动物种群不可能持续呈“J ”型增长。随着数量的上升，个体间为资源的竞争相应增加，以至影响种群的出生率和存活率，种群增长率下降，种群数量停止增加甚至下降。逻辑斯谛 (Logistic) 方程是描述在资源有限条件下种群增长规律的一个最佳数学模型。Logistic 方程表达式如下：

dN/dt=rN[1-(N/K)]

式中，N 是在时间t 时的种群数量，K 是环境条件所允许的种群数量的最大值，r 是种群的瞬时增长率。

Logstic 增长方程所描述的增长曲线呈“S ”型，如图所示：

该模型有2个基本假设：

(1)设想存在一个环境条件所允许的最大K 值,当种群数量达到K 值时不再增长，即dN/dt=0 (2)假设制约种群增长的因素是简单地与个体数量的增加成正相关。

装 订

线

三、主要仪器设备

光照培养箱、三角瓶、分光光度计，移液管；小球藻、小球藻培养液。

四、操作方法和实验步骤

1.取10mL藻种培养液转移至250mL三角瓶中,加入100mL培养液(空白对照组加入110mL培养液),震荡均匀测定OD650值(以培养液作为空白对照)，重复2次，取其平均值作为起始浓度；每组四瓶。

2.帖上标签，日期、组名等。

3.三角瓶置于光温培养箱中，分别在20℃和30℃、12小时光照条件下连续培养一周，每天定时观测一次(测定前振荡均匀，每次测定用同一仪器和比色皿)，记录OD650值。

4.根据测定的OD650值绘制种群的增长曲线。

五、实验数据记录和处理

不同温度下的K值

K值（20℃样本1）K值（20℃样本2）K值（20℃平均值）

0.535 0.513 0.529

K值（30℃样本1）K值（30℃样本2）K值（30℃平均值）

0.472 0.425 0.447

六、实验结果与分析

结果：

（1）增长曲线，分析不同温度下种群增长轨迹的差异；

从上述种群增长曲线可以看出，在20摄氏度条件下，小球藻的种群数量增长是持续性的，并且增长速度逐渐增加，而在30摄氏度条件下，小球藻的种群数量增长也是持续性的，但是增长速度在第3~4天出现了峰值，并在随后增长速度有所降低。 （2）计算K 值，并分析不同温度下的差异； 通过三点法：

K=[2N 1N 2N 3-N 2

2(N 1+N 2)]/(N 1N 2-N 2

2)

N1，N2，N3分别为间隔时间基本相等的三个种群的数量，要求间隔时间相隔尽量大一些。

K 值（20℃样本1） K 值（20℃样本2） K 值（20℃平均值）

0.535 0.513 0.529

K 值（30℃样本1） K 值（30℃样本2） K 值（30℃平均值）

0.472 0.425 0.447

从上表可以看出，在20℃下的K值要大于30℃条件下的K值，也就是说，20℃下的单位体积对小球藻的容纳量要大于30℃条件下的容纳量。

（3）快速增长时间段，并分析温度的影响；

从曲线可以清楚地看出，快速增长的时间段在20℃和30℃有所不同，20℃时速度增长在测量范围内没有出现峰值，呈现不明显的指数增长模式，而30℃则在第3~4天出现了峰值，呈现“S”型曲线，原因在于20℃的小球藻环境容纳量要大于30℃条件，而7天之后的小球藻数量没有再进行测算，因而出现了这种曲线增长情况。

七、讨论、心得

（1）在20℃条件下，第1天到第2天都是调整期，第3到第7天为对数期，种群数量增长曲线基本呈现指数型，在开始时，各环境因素对于种群数量增长的影响较小可以忽略，由于种群个体数较小，所以密度增长缓慢，随着时间延长，由于环境阻力的影响，小球藻的增长速率开始加快，证明其在适宜生长的环境之中。由于本次实验的观测次数仅有7次，所以停留在了指数增长时期。

（2）在30℃条件下，第1~2天为调整期，第3~4天为指数增长期，而随后增长速度有所放缓，基本呈现逻辑斯蒂增长曲线。小球藻在不同温度下的增长速度有所差异，除了温度之外，培养瓶当中有可能存在其它因素对小球藻的生长产生影响。

（3）实验过程中，由于基本每天测量的同学有所不同，每个人有自己的习惯与操作差异，所用的机器也存在一定的误差，因而在后期的分析当中可以看到模型的建立存在一定的缺陷，这涉及到多方面的因素。本实验的逻辑斯蒂曲线类型应该为S型，在开始时，各环境因素对于种群数量增长的影响较小可以忽略，且种内斗争几乎为零，但由于种群个体数较小，所以密度增长会比较缓慢，随着时间延长，小球藻的增长会加快，理论上会在1/2K值时增长速率达到最大。如果延长测算时间，那么预计在后期随着培养液浓度降低、PH值改变、种内斗争加大等，小球藻密度会开始下降，此时环境将不再适宜小球藻的生长。

（4）30℃条件下种群增长比20℃增长下降的原因分析：

在最开始的四天当中，从图表中可以看出，在30摄氏度条件下比20摄氏度小球藻增长速度快。在第四天，30摄氏度条件下的小球藻的OD值基本是20摄氏度条件下的2倍，基本可以认为此时30摄氏度条件下小球藻的密度是20摄氏度条件下的2倍，说明在30摄氏度时更适合于小球藻的增长繁殖。

第四天以后，20摄氏度条件仍然保持之前的速度呈现一次函数线性增长，保持原有的速率稳定增长。30摄氏度条件下总体数量仍然增加，却呈现了明显的速率下降趋势。我们猜想是因为30摄氏度时种群增加快，种群数量大，资源消耗快，导致的环境阻力对小球藻的繁殖造成的不利条件。而此