种群生态学-种群及其基本特征
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成群分布
• 成群分布:种群内个体 在空间分布极不均匀, 呈块状或呈簇、成群分 布
• 原因: – 微地形的差异:植 物适于某一区域生 长,而不适于另外 区域生长 – 繁殖特性所致:种 子不易移动而使幼 树在母树周围或无 性繁殖 – 动物和人为活动的 影响 – 资源分布和动物的 社会行为
54
检验方法-方差/平均数比率
48
斑块分布3
49
斑块分布4
50
种群的内分布型51
• 每一个体在种群领域中各 个点上出现的机会是相等 的,并且某一个体的存在 不影响其他个体的分布。
• 随机分布比较少见,因为 在环境资源分布均匀,种 群内个体间没有彼此吸引 或排斥的情况下,才产生 随机分布
• 当一批植物(种子繁殖)首 次入侵裸地上,常形成随 机分布,但要求裸地的环 境较为均一
– 别名:群体、居群、繁群、族群或个体群
23
4.1.2 自然种群的基本特征
• 空间特征:种群具有一定的分布区域 • 数量特征:每单位面积(或空间)上的个体数量(即密度)
及变动 • 遗传特征:种群具有一定的基因组成 • 不是个体的简单相加:有机体之间相互作用,整体上
呈现组织结构特性 • 个体之间差异性:不同的发育阶段(年龄不同);同一
– 当N变大时,抑制效应增高,直到当N= K时,(1(N/K))变成了(1-(K/K))等于0,这时种群的增长为 零,种群达到了一个稳定的大小不变的平衡状态。
78
逻辑斯谛方程
• 密度制约的发生导致r随密度增加而降低,这与r 保持不变的非密度制约性的情况相反。
• S曲线可以解释并描述为非密度制约增长方程乘 上一个密度制约因子,就得到逻辑斯谛方程 (logistic equation)。
4
北
18
半
17
球
不
16
同
光 15
季 节
期 14
各
hr 13 10°
纬
12
20°
度
30°
的
11
35°
日
40°
10
45°
照
50°
长
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度
2
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45° 40° 35° 30° 20° 10°
6
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暗
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10 期
11 hr
10°
20° 12
30° 35°
40° 13
45
°
50° 14
15
5、描述 不同季节 各纬度的 日照长度 变化特点
72
与密度无关的种群增长模型
• 非密度制约性种群增长 • 种群在“无限”的环境中,即假定环境中的空间、食
物等资源是无限的,则种群就能发挥内禀增长能力, 数量迅速增加 • 种群增长率不随种群本身的密度而变化,种群呈指数 增长格局 • 种群离散增长模型 • 种群连续增长模型
73
种群离散增长模型
• 世代不重叠,资源不受限制 • 在起始时刻,种群数量为N0, 经过一代繁殖时,
宽。表示种群中幼体比例很小而老体个体的比例较 大,种群的死亡率大于出生率。说明种群数量趋于 下降,为衰退种群。
61
性比
• 性比
– 第一性比 – 第二性比 – 第三性比
• 性比种群出生率的影响
– 一雄一雌(♂♀) :1000只鸟♂/ ♀=6:4,不刚好为 各一半
– 一雄多雌(♂♀♀):♀比♂多几倍,不影响出生率 – 一雌多雄(♀♂♂): ♂ 比♀多几倍,影响出生率
56
4.2.2 种群统计学
• 种群统计的基本指标 • 年龄、时期结构和性比 • 生命表、存活曲线和种群增长率
57
种群统计的基本指标
• 种群密度 • 初级种群参数
– 出生率 (natality): 最大出生率和实际出生率 – 死亡率 (mortality):最低死亡率和 实际死亡率 – 迁入和迁出
Ⅱ型:表示个体各时期的死 亡率是对等的。鸟类
Ⅲ型:表示幼体的死亡率很 高,以后的死亡率低而稳 定。鱼类、两栖类、牡蛎、 甲壳类。
69
SURVIVORSHIP CURVES
70
种群增长率(r)和内禀增长率(rm)
• 种群增长率:种群的实际增长率
– 自然增长率:出生率-死亡率 – r=lnRo /T – Ro为净世代增殖率,T为世代时间
42
样方法
草 原43
44
种群的空间结构
• 内分布型:组成种群的个体在其生活空间中的状态或布局 – 类型:随机的、均匀的、成群的 – 原因:资源分布不均、种子传播方式、动物集群行为/植物 的斑块分布
• 内分布型的检验:方差/平均数比率 • 样方大小对格局的影响
45
集群行为
46
斑块分布1
47
斑块分布2
40
4.2.1 种群的密度和分布
• 种群的大小和密度
– 大小:个体数量或生物量、能量 – 密度:单位面积或体积、生境中的个体数量或生物
量、能量 – 构件生物的密度统计:个体数和构件数
• 种群的数量统计 • 种群的空间结构
41
种群数量统计
• 绝对密度:单位面积或空间上的个体数量 • 相对密度:表示个体数量多少的相对指标 • 估计方法
76
两点假设
• 环境容纳量(K):环境条件所容纳的种群最 大值
• 增长率随密度上升而降低的变化,是成比例 的。每一个体利用空间为1/K,N个体利用 N/K空间,剩余空间为1- N/K。
77
种群增长的S形曲线
一个在资源有限的空间中生长的简单种群, 其增长可简单的描述成“S”型曲线 。
– 在种群增长早期阶段,种群大小N很小,N/K值 也很小,因此1-N/K接近于1,抑制效应可忽略不 计,种群增长实质上为rN,呈几何增长。
• 动态生命表与静态生命表比较
65
生命表的作用和格式
• 作用
– 综合评定种群各年龄组的死亡率和寿命 – 预测某一年龄组的个体能活多少年 – 研究不同年龄组的个体比例情况
• 格式
– nx=在x期开始时的存活数 – lx=在x期开始时的存活率:lx=nx/n0 – dx=从x到x+1的死亡数 (dx = nx – nx+1) ; – qx:从x到x+1的死亡率 ( qx= dx / nx ) – Lx是从x到x+1期的平均存活数:Lx=(lx + lx+1 )/ 2x – Tx: 进入x龄期的全部个体在进入x期以后的存活个体年数:
随机分布
52
均匀分布
• 种群内的各个体在空间的 分布呈等距离的分布格局。 如人工林
• 原因:种群内个体间的竞 争
– 森林中植物为竞争阳光 (树冠)和土壤中营养物 (根际)
– 沙漠中植物为竞争水分
– 优势种呈均匀分布而使 其伴生植物也呈均匀分 布
– 地形或土壤物理形状的 均匀分布使植物呈均匀 分布
53
• s2/m=0 均匀分布 • s2/m=1 随机分布 • s2/m>1 成群分布
55
The effect of quadrate size
The effect of quadrate size on the analysis of dispersion
(a) 实际分布 (b) 大块的样方,结果呈现是clumped (c)小块的样方,结果呈现的是random
Tx= Lx – ex=在x期开始时的平均生命期望或平均余年ex = Tx / nx
66
藤壶的生命表
67
存活曲线
• 以存活数的对数(lgnx)对 年龄(x)作图可得到存活曲 线
• 应用:直观表达同生群的 存活过程
• 存活曲线的模式
68
存活曲线的模式
Ⅰ型:表示种群在接近于生 理寿命之前,只有个别的 死亡。死亡率直到末期才 升高。如大型兽类和人类。
• 增长型种群:基部宽,顶部狭。表示种群有大量
幼体而老年个体较小,反映该比较年轻并且种群的 出生率大于死亡率,是迅速增长的种群。
• 稳定型种群:大致呈钟型,从基部到顶部具有缓
慢变化或大体相似的结构,说明幼年个体和中老年 个体数量大致相等,出生率与死亡率大致相等,种 群数量处于相对稳定状态。
• 下降型种群:呈壶型,基部比较狭、而顶部比较
10
知识点的回顾
11、不同的波长的紫外线具有不同生理作用,被用来杀灭空气、 水体和各种体表微生物的紫外线的波长范围是( ) [A ] 340-400nm [B ] 300-340nm [C] 200-300nm [D] 340-440nm
11
知识点的回顾
12、什么是光周期现象?
12
知识点的回顾
4.1 种群的概念
• 4.1.1 种群 (population)
• 同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合
– 单体生物 (unitary organism):个体由一个受精卵直接发育而 成,如鸟类、哺乳类、两栖类和昆虫;
– 构件生物 (modular organism):受精卵先发育成构件,再发育 成更多的构件,如叶子(虎耳草、芦荟、多肉植物)、芽(马 铃薯)、茎(甘薯、葡萄、月季、菊类);动物如草履虫、水 蛭
• 次级种群参数
– 年龄、时期结构 – 性比 – 种群增长率
58
年龄、时期结构和性比
• 年龄结构 • 年龄锥体(年龄金字塔) (Age pyramid) • 时期结构 (Stage structure) • 个体大小群 • 构件生物的年龄结构 • 性比 (sex ratio)
59
年龄锥体
60
年龄结构的三种类型
• 控制人口途径:
– 降低Ro值,降低世代增值率,限制每对夫妇的子女 数
– T值增大:推迟首次生殖时间或晚婚来达到
• 内禀增长率(rm):
– 当环境无限制(空间、食物和其他有机体在理想条件 下) ,稳定年龄结构的种群所能达到的最大增长率
71
4.2.3 种群的增长模型
• 与密度无关的种群增长模型 • 与密度有关的种群增长模型
13、关于地球上水的来源有两个假说,分别是( )和( )
13
知识点的回顾
14、地球的总储水量是( ),其中淡水仅占总水量的( )。
14
15、简述地球上的水循环过程
15
16、地球上水循环所涉及的空间尺度有多大?
16
17、为什么说水是生物生存的重要条件?
17
18、植物体内的水分来源和去向有哪些途径?
知识点的回顾
1、什么是光合作用?
1
知识点的回顾
2、生物质能是居于世界能源消耗总量的第四位能源, 在生物质能技术研发方面,日本、印度、美国、巴 西各自开展了那些重大研究计划?
2
知识点的回顾
3、太阳辐射包括哪三部分光谱,它们各占太阳总辐射 的比例是多少?
3
知识点的回顾
4、影响太阳辐射的因素有哪些?
62
不同国家的年龄结构
63
生命表、存活曲线和种群增长率
• 生命表
– 生命表的类型 – 生命表的作用和格式 – 综合生命表
• 存活曲线 • 种群增长率和内禀增长率
64
生命表的类型
• 动态生命表
– 同生群生命表 – 水平生命表 – 同生群和同生群分析
• 静态生命表
– 特定时间生命表 – 垂直生命表
10
12M
5
知识点的回顾
6、简述光强、光质的分布规律。
6
知识点的回顾
7、地球上温度的分布特征有哪些?
7
知识点的回顾
8、土壤温度的分布特征有哪些?
8
知识点的回顾
9、夏、秋两季水体生物生产力较低的原因是什么?
9
知识点的回顾
10、不同的光质会形成不同的光合产物,通常情况下 ,红橙光被( )吸收,促进( )的合成;蓝紫 光被( )和( )吸收,促进( )的合成
– 总数量调查法:在某一面积的同种个体数目。 – 样方法:在若干样方中计算全部个体,以其平均值推广来估
计种群整体。样方需要有代表性并随机取样。 – 标记重捕法:对移动位置的动物,在调查样地上,捕获一部
分个体进行标志,然后放回,经一定期限后进行重捕。根据 重捕取样中标志比例与样地总数中标志比例相等的假定,来 估计样地中被调查的动物总数。
种群数量N1为: N1 N0 R0 • 经过t代繁殖时,种群数量Nt为:Nt N0R0t
74
种群连续增长模型
• 有世代重叠,资源不受限制
• 微分式: dN / dt rN
• 积分式: Nt N0ert
75
与密度有关的种群增长模型
• 两点假设 • 种群增长的S形曲线 • 逻辑斯谛方程 • 逻辑斯谛曲线的拟合
生长阶段,个体贡献不同 • 个体水平与种群水平的差异:个体有出生、死亡,种
群称为出生率和死亡率 24
种群的几个例子
25
种群的几个例子
26
种群的几个例子
27
种群的几个例子
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
4.2 种群动态
4.2.1 种群的密度和分布 4.2.2 种群统计学 4.2.3 种群增长模型 4.2.4 自然种群的数量变动
18
19、土壤的生态学意义有哪些?
19
20、根据植物对盐土环境的生理适应机制的不同,盐土植物可以划 分为( )、( )、( )、( )。
20
21、沙生植物对干旱环境表现出了哪些适应特性
21
第四章 种群及其基本特征
4.1 种群的概念 4.2 种群动态 4.3 种群调节 4.4 集合种群动态
22
成群分布
• 成群分布:种群内个体 在空间分布极不均匀, 呈块状或呈簇、成群分 布
• 原因: – 微地形的差异:植 物适于某一区域生 长,而不适于另外 区域生长 – 繁殖特性所致:种 子不易移动而使幼 树在母树周围或无 性繁殖 – 动物和人为活动的 影响 – 资源分布和动物的 社会行为
54
检验方法-方差/平均数比率
48
斑块分布3
49
斑块分布4
50
种群的内分布型51
• 每一个体在种群领域中各 个点上出现的机会是相等 的,并且某一个体的存在 不影响其他个体的分布。
• 随机分布比较少见,因为 在环境资源分布均匀,种 群内个体间没有彼此吸引 或排斥的情况下,才产生 随机分布
• 当一批植物(种子繁殖)首 次入侵裸地上,常形成随 机分布,但要求裸地的环 境较为均一
– 别名:群体、居群、繁群、族群或个体群
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4.1.2 自然种群的基本特征
• 空间特征:种群具有一定的分布区域 • 数量特征:每单位面积(或空间)上的个体数量(即密度)
及变动 • 遗传特征:种群具有一定的基因组成 • 不是个体的简单相加:有机体之间相互作用,整体上
呈现组织结构特性 • 个体之间差异性:不同的发育阶段(年龄不同);同一
– 当N变大时,抑制效应增高,直到当N= K时,(1(N/K))变成了(1-(K/K))等于0,这时种群的增长为 零,种群达到了一个稳定的大小不变的平衡状态。
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逻辑斯谛方程
• 密度制约的发生导致r随密度增加而降低,这与r 保持不变的非密度制约性的情况相反。
• S曲线可以解释并描述为非密度制约增长方程乘 上一个密度制约因子,就得到逻辑斯谛方程 (logistic equation)。
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季 节
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5、描述 不同季节 各纬度的 日照长度 变化特点
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与密度无关的种群增长模型
• 非密度制约性种群增长 • 种群在“无限”的环境中,即假定环境中的空间、食
物等资源是无限的,则种群就能发挥内禀增长能力, 数量迅速增加 • 种群增长率不随种群本身的密度而变化,种群呈指数 增长格局 • 种群离散增长模型 • 种群连续增长模型
73
种群离散增长模型
• 世代不重叠,资源不受限制 • 在起始时刻,种群数量为N0, 经过一代繁殖时,
宽。表示种群中幼体比例很小而老体个体的比例较 大,种群的死亡率大于出生率。说明种群数量趋于 下降,为衰退种群。
61
性比
• 性比
– 第一性比 – 第二性比 – 第三性比
• 性比种群出生率的影响
– 一雄一雌(♂♀) :1000只鸟♂/ ♀=6:4,不刚好为 各一半
– 一雄多雌(♂♀♀):♀比♂多几倍,不影响出生率 – 一雌多雄(♀♂♂): ♂ 比♀多几倍,影响出生率
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4.2.2 种群统计学
• 种群统计的基本指标 • 年龄、时期结构和性比 • 生命表、存活曲线和种群增长率
57
种群统计的基本指标
• 种群密度 • 初级种群参数
– 出生率 (natality): 最大出生率和实际出生率 – 死亡率 (mortality):最低死亡率和 实际死亡率 – 迁入和迁出
Ⅱ型:表示个体各时期的死 亡率是对等的。鸟类
Ⅲ型:表示幼体的死亡率很 高,以后的死亡率低而稳 定。鱼类、两栖类、牡蛎、 甲壳类。
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SURVIVORSHIP CURVES
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种群增长率(r)和内禀增长率(rm)
• 种群增长率:种群的实际增长率
– 自然增长率:出生率-死亡率 – r=lnRo /T – Ro为净世代增殖率,T为世代时间
42
样方法
草 原43
44
种群的空间结构
• 内分布型:组成种群的个体在其生活空间中的状态或布局 – 类型:随机的、均匀的、成群的 – 原因:资源分布不均、种子传播方式、动物集群行为/植物 的斑块分布
• 内分布型的检验:方差/平均数比率 • 样方大小对格局的影响
45
集群行为
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斑块分布1
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斑块分布2
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4.2.1 种群的密度和分布
• 种群的大小和密度
– 大小:个体数量或生物量、能量 – 密度:单位面积或体积、生境中的个体数量或生物
量、能量 – 构件生物的密度统计:个体数和构件数
• 种群的数量统计 • 种群的空间结构
41
种群数量统计
• 绝对密度:单位面积或空间上的个体数量 • 相对密度:表示个体数量多少的相对指标 • 估计方法
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两点假设
• 环境容纳量(K):环境条件所容纳的种群最 大值
• 增长率随密度上升而降低的变化,是成比例 的。每一个体利用空间为1/K,N个体利用 N/K空间,剩余空间为1- N/K。
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种群增长的S形曲线
一个在资源有限的空间中生长的简单种群, 其增长可简单的描述成“S”型曲线 。
– 在种群增长早期阶段,种群大小N很小,N/K值 也很小,因此1-N/K接近于1,抑制效应可忽略不 计,种群增长实质上为rN,呈几何增长。
• 动态生命表与静态生命表比较
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生命表的作用和格式
• 作用
– 综合评定种群各年龄组的死亡率和寿命 – 预测某一年龄组的个体能活多少年 – 研究不同年龄组的个体比例情况
• 格式
– nx=在x期开始时的存活数 – lx=在x期开始时的存活率:lx=nx/n0 – dx=从x到x+1的死亡数 (dx = nx – nx+1) ; – qx:从x到x+1的死亡率 ( qx= dx / nx ) – Lx是从x到x+1期的平均存活数:Lx=(lx + lx+1 )/ 2x – Tx: 进入x龄期的全部个体在进入x期以后的存活个体年数:
随机分布
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均匀分布
• 种群内的各个体在空间的 分布呈等距离的分布格局。 如人工林
• 原因:种群内个体间的竞 争
– 森林中植物为竞争阳光 (树冠)和土壤中营养物 (根际)
– 沙漠中植物为竞争水分
– 优势种呈均匀分布而使 其伴生植物也呈均匀分 布
– 地形或土壤物理形状的 均匀分布使植物呈均匀 分布
53
• s2/m=0 均匀分布 • s2/m=1 随机分布 • s2/m>1 成群分布
55
The effect of quadrate size
The effect of quadrate size on the analysis of dispersion
(a) 实际分布 (b) 大块的样方,结果呈现是clumped (c)小块的样方,结果呈现的是random
Tx= Lx – ex=在x期开始时的平均生命期望或平均余年ex = Tx / nx
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藤壶的生命表
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存活曲线
• 以存活数的对数(lgnx)对 年龄(x)作图可得到存活曲 线
• 应用:直观表达同生群的 存活过程
• 存活曲线的模式
68
存活曲线的模式
Ⅰ型:表示种群在接近于生 理寿命之前,只有个别的 死亡。死亡率直到末期才 升高。如大型兽类和人类。
• 增长型种群:基部宽,顶部狭。表示种群有大量
幼体而老年个体较小,反映该比较年轻并且种群的 出生率大于死亡率,是迅速增长的种群。
• 稳定型种群:大致呈钟型,从基部到顶部具有缓
慢变化或大体相似的结构,说明幼年个体和中老年 个体数量大致相等,出生率与死亡率大致相等,种 群数量处于相对稳定状态。
• 下降型种群:呈壶型,基部比较狭、而顶部比较
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知识点的回顾
11、不同的波长的紫外线具有不同生理作用,被用来杀灭空气、 水体和各种体表微生物的紫外线的波长范围是( ) [A ] 340-400nm [B ] 300-340nm [C] 200-300nm [D] 340-440nm
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知识点的回顾
12、什么是光周期现象?
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知识点的回顾
4.1 种群的概念
• 4.1.1 种群 (population)
• 同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合
– 单体生物 (unitary organism):个体由一个受精卵直接发育而 成,如鸟类、哺乳类、两栖类和昆虫;
– 构件生物 (modular organism):受精卵先发育成构件,再发育 成更多的构件,如叶子(虎耳草、芦荟、多肉植物)、芽(马 铃薯)、茎(甘薯、葡萄、月季、菊类);动物如草履虫、水 蛭
• 次级种群参数
– 年龄、时期结构 – 性比 – 种群增长率
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年龄、时期结构和性比
• 年龄结构 • 年龄锥体(年龄金字塔) (Age pyramid) • 时期结构 (Stage structure) • 个体大小群 • 构件生物的年龄结构 • 性比 (sex ratio)
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年龄锥体
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年龄结构的三种类型
• 控制人口途径:
– 降低Ro值,降低世代增值率,限制每对夫妇的子女 数
– T值增大:推迟首次生殖时间或晚婚来达到
• 内禀增长率(rm):
– 当环境无限制(空间、食物和其他有机体在理想条件 下) ,稳定年龄结构的种群所能达到的最大增长率
71
4.2.3 种群的增长模型
• 与密度无关的种群增长模型 • 与密度有关的种群增长模型
13、关于地球上水的来源有两个假说,分别是( )和( )
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知识点的回顾
14、地球的总储水量是( ),其中淡水仅占总水量的( )。
14
15、简述地球上的水循环过程
15
16、地球上水循环所涉及的空间尺度有多大?
16
17、为什么说水是生物生存的重要条件?
17
18、植物体内的水分来源和去向有哪些途径?
知识点的回顾
1、什么是光合作用?
1
知识点的回顾
2、生物质能是居于世界能源消耗总量的第四位能源, 在生物质能技术研发方面,日本、印度、美国、巴 西各自开展了那些重大研究计划?
2
知识点的回顾
3、太阳辐射包括哪三部分光谱,它们各占太阳总辐射 的比例是多少?
3
知识点的回顾
4、影响太阳辐射的因素有哪些?
62
不同国家的年龄结构
63
生命表、存活曲线和种群增长率
• 生命表
– 生命表的类型 – 生命表的作用和格式 – 综合生命表
• 存活曲线 • 种群增长率和内禀增长率
64
生命表的类型
• 动态生命表
– 同生群生命表 – 水平生命表 – 同生群和同生群分析
• 静态生命表
– 特定时间生命表 – 垂直生命表
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12M
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知识点的回顾
6、简述光强、光质的分布规律。
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知识点的回顾
7、地球上温度的分布特征有哪些?
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知识点的回顾
8、土壤温度的分布特征有哪些?
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知识点的回顾
9、夏、秋两季水体生物生产力较低的原因是什么?
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知识点的回顾
10、不同的光质会形成不同的光合产物,通常情况下 ,红橙光被( )吸收,促进( )的合成;蓝紫 光被( )和( )吸收,促进( )的合成
– 总数量调查法:在某一面积的同种个体数目。 – 样方法:在若干样方中计算全部个体,以其平均值推广来估
计种群整体。样方需要有代表性并随机取样。 – 标记重捕法:对移动位置的动物,在调查样地上,捕获一部
分个体进行标志,然后放回,经一定期限后进行重捕。根据 重捕取样中标志比例与样地总数中标志比例相等的假定,来 估计样地中被调查的动物总数。
种群数量N1为: N1 N0 R0 • 经过t代繁殖时,种群数量Nt为:Nt N0R0t
74
种群连续增长模型
• 有世代重叠,资源不受限制
• 微分式: dN / dt rN
• 积分式: Nt N0ert
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与密度有关的种群增长模型
• 两点假设 • 种群增长的S形曲线 • 逻辑斯谛方程 • 逻辑斯谛曲线的拟合
生长阶段,个体贡献不同 • 个体水平与种群水平的差异:个体有出生、死亡,种
群称为出生率和死亡率 24
种群的几个例子
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4.2 种群动态
4.2.1 种群的密度和分布 4.2.2 种群统计学 4.2.3 种群增长模型 4.2.4 自然种群的数量变动
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19、土壤的生态学意义有哪些?
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20、根据植物对盐土环境的生理适应机制的不同,盐土植物可以划 分为( )、( )、( )、( )。
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21、沙生植物对干旱环境表现出了哪些适应特性
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第四章 种群及其基本特征
4.1 种群的概念 4.2 种群动态 4.3 种群调节 4.4 集合种群动态
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