种群年龄结构
具有年龄结构的种群增长模型模拟
具有年龄结构的种群增长模型模拟姓名：学号:系别：生命科学学院生物科学专业班号：2实验日期：4月20日同组同学：实验目的了解具有年龄结构的种群增长规律加深对种群生命表与Leslie矩阵的认识实验原理任何一个多年生生物种群的动态是与各龄级的个体逐年死亡和新生个体逐年增加密切相关的，并最终导致种群数量和年龄结构的变化以及各龄级死亡率和生殖力的变化。
所以，年龄结构的变化对种群数量的影响十分重要。
Leslie矩阵可以依据生命表的参数，使种群数量和年龄结构的变化得到定量的表述和预测。
其中几个参数十分重要：x=按年龄分段；nx=在x期开始时存活数目；lx (px) =在x期开始时存活的分数；dx=从x到x+1 期的死亡数目；mx (fx) ＝各年龄段的平均生殖率；r＝种群的内禀增长率；λ＝种群的周限增长率；R0=净增殖率；Vx＝年龄x的个体的生殖价（该个体马上要生产的后代数量加上预期的其在以后的生命过程中要生产的后代数量）；ex＝x期开始时的平均生命期望或平均余年（进入x齢期的个体，平均能活多长时间的估计值）。
计算公式lx=nx/n0dx=nx-nx+1ex=∫xlx·dx lxVa=∑x=ae ·mx·lx e ·lar=㏑(R0) Tλ=eR0=∑lx·mxT=∑x·lx·mx Ro实验器材计算机模拟运行软件方法与步骤进入程序后，选择种群建立几个年龄级；选择种群生长的时间长度；设计种群结构，给lx,mx,N0赋值，进行分析实验设计方案：有一群害虫，它们的各个参数设置如下1、选择具有年龄结构的种群，建立4个年龄级，即x=4；2、设置Time intervals为10个ooo lx mx Nx03、设计种群结构，按照对照原则和单一变量原则，每次改变一个参数，观察该参数的改变对ƩN 的影响。
1）、相对于原始数据ooo ，单一改变Lx ，得到数据oo1、oo2；oo1 Lx mxNx 0oo2 lx mxNx 01 1 0 1 1 1 0 12 0.8 1 0 2 0.5 1 03 0.25 3 0 3 0．4 3 0 442）、相对于原始数据ooo ，单一改变mx ，得到数据o1o 、o2o ；o1o lx mxNx 0o2o lx mxNx 01 1 0 1 1 1 0 12 0.5 5 0 2 0.5 1 03 0.25 3 0 3 0.25 5 0 443）、相对于原始数据ooo ，单一改变Nx0，得到数据1oo 、2oo ；1oo lx mxNx 02oo lx mxNx 01 1 0 0 1 1 0 02 0.5 1 5 2 0.5 1 03 0.25 3 0 3 0.25 3 5 44实验结果及分析：程序运行后原始数据ooo 的ƩN 1）ooo1 1 0 12 0.5 1 03 0.25 3 04 0 0oo1Oo2实验分析：ooo，oo1，oo2对ooo，发现由存活率分析可知，0期年龄阶段的死亡率为0.5，1期年龄阶段的死亡率为0.25，2期年龄阶段的死亡率为0.25，由此可知，这个种群的幼年个体死亡率较高，青中老年个体死亡率较低。
种群年龄结构的
Leslie 矩阵的性质 有一个惟一正单重特征值 0 (在某些条件下，如有相邻 Fi-1, Fi 非零，0是 严格主特征值) 对应0 有分量全正的特征向量0 对每个分量非负的向量(0),存在正常数C:
lim 1
k
k 0
Ak α Cα0
这一性质 使得种群 结构稳定
蓝鲸－简化模型
15.6353 18.0078 20.1597 24.2729 24.8424 25.4245
0.9360
0.9003 0.9054 0.9148 0.9049 0.9049 0.9049
0.0443
0.0848 0.0790 0.0796 0.0796 0.0796 0.0796
0.0197
0.0149 0.0156 0.0155 0.0155 0.0156 0.0156
那么导出
0 0.42 0 0 0 x0 (t ) x0 (t 1) 0 0 0 0 0 0 x1 (t ) x1 (t 1) 0.6 x (t 1) 0 0.75 0.95 0 x (t ) 0 0 2 2 0 0.48 0 0 0 y0 (t ) y0 (t 1) 0 y (t 1) y (t ) 0 0 0.6 0 0 1 1 0 y (t ) y (t 1) 0 0 0 0 0 . 75 0 . 95 2 2
X (k ) cα α0 X (k ) α0 cα
k 0 0 0 k 0 0 0
s0 1 s1 s0 s1 s2 s2
各周龄昆虫数 占昆虫总数之 比趋于定值
Matlab 实现 求A的特征值和特征向量
资源生物学基础-年龄与生长
鱼类繁殖习性
繁殖期
比目鱼 油鲽、黄盖鲽 牙鲆、高眼鲽、尖吻黄盖鲽 条鳎 宽体舌鳎 木叶鲽 半滑舌鳎 石鲽
繁殖期（月份） 2－4 4－5 5－6 6－7 8－9 9－10 11－12
鱼类繁殖习性
排卵方式与产卵类型
排卵方式
• 卵生（oviparity）-体外受精、发育 • 卵胎生（ovoviviparity）－体内受精、发育、卵黄 营养 • 胎生（viviparity）－营养母体供应
• 多数学者认为与亚种群等同 • 倾向于渔业管理上的单位
二、种群结构描述内容
年龄组成 性别组成 长度、重量组成 性成熟组成
年龄组成内容
年龄结构概念与内涵 种群年龄组成的变化及特征 年龄结构与种群数量变动关系
年龄结构与变化
年龄结构概念与内涵? 内涵 1、寿命有关 寿命长, 多年 龄结构类型
纬度与年龄
卵巢g 绝对繁殖力＝克样品的卵粒数 n × n 绝对繁殖力 相对繁殖力＝ 鱼体长（或体重）
鱼类繁殖习性
繁殖力变化规律
鱼类繁殖习性
个体繁殖力测算
重量比例法 e为样品卵数
体积比例法 U为局部卵巢
鱼类繁殖习性
种群繁殖力测算
种群繁殖力测算
60
40
20
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8
时间/星期 Time/Week
1
y
0.4 0.2 0
鱼类生长的测定方法
鱼类生长方程 生长原理（Von Bertalanffy，1938）
0.8
0.6
0
40
80
120 x
160
200
240
dW =α W -β W dt -K(t-t 0 ) L t =L ∞ × [1-e ] Wt =W∞ × [1-e ]
农业生态学题库(最终版)
农业生态学题库(最终版)农业生态学题库一、填空题1、农业的效益可分为社会效益、经济效益和生态效益。
2、农业生物常以种群或群落的状态存在。
3、农业生物指农业生产过程中各种植物、动物和微生物的总称。
4、种群年龄结构是指不同年龄组的个体在种群内的比例和配置情况，根据年龄锥体，可将种群分为增长型、稳定型和衰退型。
5、生命表可以分为动态生命表和静态生命表，根据取得种群各年龄组的个体数目和各年龄组的死亡个体数方法的不同。
6、种群的发布有3种基本类型：扩张型、稳定型和衰退型。
7、生物种间的正相互作用包括偏利作用、原始合作和互利共生。
8、生物种间的负相互作用包括竞争、捕食、寄生和偏害作用四种。
9、各营养级之间的能量转化效率是由生物及其环境两方面因素决定的。
10、农业生态系统的次级生产力直接受次级生产者的生物种性、生产方式、养殖技术、养殖环境所制约。
11、碳主要储藏在大气、生物体、土壤、水圈和岩石圈几个库中。
12、温室气体主要包括CO2、CH4、N2O、臭氧、氟里昂以及水汽等。
13、全球氮素储量最多的是岩石、大气，其次是煤等化石燃料。
14、循环通常包括氮的固定、生物体内有机氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用等几个重要过程。
15、固氮的途径通常有生物固氮、高能固氮和工业固氮三种。
16、自然界中磷循环属于典型的沉积型循环。
17、钾循环是以地质大循环为主，生物小循环为辅的物质循环管。
18、酸雨是指pH低于5.6的雨水。
19、根据杜能的农业圈层结构理论，围绕中心城市有6个同心圈层，分别为自由农作圈、林业圈、轮作农业圈、谷物农作圈、三圃农作圈、畜牧圈，第六圈层以外则是以休闲、狩猎为主的灌木林带。
20、根据农业圈层结构，XXX得到两个结论，分别为生产集约度理论和生产结构理论。
21、农田水分消耗的途径主要有植株蒸腾、株间蒸发和深层渗漏（或田间渗漏）三个方面。
22、农艺节水主要包括地面覆盖、耕作改良、水肥耦合、抗旱品种选育等。
种群年龄结构的估算
C0 : 0, 2 , C1 : 2, 4 , C2 : 4,6 ,
年龄的单位为周，周龄组的时间段为 2 周，取 2 周为一个时间单位．建立模型的依据为：
在时刻t 1的 在时刻t到t 1期间C1组雌性 在时刻t到t 1期间雌性 C0组雌性个体数 所有C0组雌性后代的成活数 所有C0组雌性后代的成活数 在时刻t时的 在时刻t 1的 = C0 (C1 )组的成活率 （ C 1 C2 )组雌性个体数 C0 (C1 )组雌性个体数
t t 1 2 = k0α 0 +k1 α1 +k2 α 2 0 0 t 0
1t
k0 k1 t 2 k2
(6)
（6）式反映了各周龄组雌性昆虫的数目随时间演变的情况．由于 k0 , k1 , k2 ，及 0 , 1 , 2 与 t 无 关，且 大时，
高等代数大作业
种群年龄结构的估算
班级 30011304 班 姓名 武宇飞 学号 1120133861
实际问题
已知一种昆虫每 2 周产卵一次， 6 周以后死亡， 孵化后的幼虫 2 周后成熟， 平均产卵 100 个， 4 周龄的成虫平均产卵 150 个．假设每个卵发育为 2 周龄成虫的概率（即成活率）为 0.09，2 周 龄成虫发育成 4 周龄成虫的概率为 0.2. （1） 假设开始时，0~2,2~4,4~6 周龄的昆虫数目相同，计算 2 周、4 周、6 周后各种周龄 的昆虫数目； （2） 讨论这种昆虫各种周龄的昆虫数目的演变趋势：各周龄的昆虫的比例是否有一个稳定 值?昆虫数是无限地增长还是趋于灭亡？ （3） 假设使用了一种驱虫剂以控制昆虫的数目，已知使用后各周龄昆虫的成活率减半，问 这种驱虫剂是否有效？
种群年龄结构的计算
三：推广至其他种群年龄结构的分析 （leslie模型）
1：假定： （1）：只考虑雌性个体； （2）：设将种群的全体雌性分为n+1个年龄组， 每个年龄组的年龄段为k年（月，日，周） 等，记为 C0：[0，k),C1:[k,2k),……,Cn:[nk,(n+1)k)
(3):以k X t n 其中X i t 为Ci 年龄组在时刻 t的个体总数
X 2 t 0.0 1 7 1 t 0.9 9 6 0 0.0 8 7 6 0.0 1 7 1
任务：利用计算机迭代验证之
：除虫剂效果分析： 1）：求P；当使用除虫剂时：
4.500 6.75 0 P 0.045 0 0 0 0.100 0
到MATLABtezhe.m
2）求X（t):
令Q a0 a1 a2 0 0 1 Q PQ 0 0 P t QD t Q 1 X (t ) P t X (0) QD t Q 1 X (0) k0 1 记Q X (0) k1 k 2
：种群年龄结构演变趋势分析： 1）求P的特征值及特征向量：
0 1.0234 , 1 0.668, 2 0.3554
0.9960 0.9903 0.9603 a0 0.0876, a1 0.1334 , a2 0.2434 0.0171 0.0399 0.1368
X
i 0
2
i
(t )
X 1 t 0.0 8 7 6 t 0.9 9 6 0 0.0 8 7 6 0.0 1 7 1
X 0 (t ) 0 .9 9 6 0 t 0.9 9 6 0 0.0 8 7 6 0.0 1 7 1
鱼类学讲义-生态学
第三篇鱼类生态学（生物学）第11章鱼类与环境重点和难点：掌握鱼类栖息环境的特点及各生态因子对鱼类的影响掌握鱼类种内、种间及其与其他生物之间的关系深入认识鱼类的生活环境及鱼类对生活环境的适应鱼类的环境：围绕着鱼类的一切生物和非生物因子11.1 水环境-水的性质一、水的性质1.密度：约为空气的800倍，相当粘稠→流线型体型；水在4℃时比重为1（鱼类：1.02-1.06）；表面积/体积较大+体内有少量的空气和油脂，故鱼类可自如沉浮2.压强：深度↑→压强↑，每加深10 m，约增加1atm；深海鱼类：肌肉强度、骨骼中钙含量、维持鳔的能力等3.比热：较高→鱼类的分布4.透明度：纯净的天然水相当透明。
不同光线被水吸收的快慢不同：红光：5m深处基本被吸收；橙光：可达15m深处；绿光、黄光：可达20m深处；蓝光：可超过100m在浑浊和被污染的水中，光的穿透力减少。
不同光线的透射→鱼类的体色：20m或更深→含红色或橙色色素；无光线处→无色或具深黑色5.优良溶剂：溶解→O2、N2、CO2等气体，矿物质、盐类、许多有机物；溶解物质→直接或间接影响鱼类二、水环境的类型1.淡水环境：流水环境＋静水环境仅占地表的1%；在温度、水流、深度、悬浮物质、溶解物质、基质和暂时稳定性等方面差异很大；已知种类的41%在淡水中。
2.盐水环境：广阔、时空连续；海底类型、水的运动、温度和盐量多变海底区域：大陆架带→深达200m上陆坡带→深至约1000m下陆坡带→可达3000m深海底带→可深达约6000m超深渊带→含深海沟水层区域：表海层带→深约至200m，约为有效光线透射深度和大陆架边缘中海层带→深约至1000m，是所有光线透射的界限深海层带→无光，深达6000m超深渊海层带→ 6000m以下的深海沟，最深处11000m三、水环境对鱼类的影响★种群与环境组成一个完整的统一体★不同种群生活在不同的生态环境中★水环境具有多样性1.淡水环境1.1 流水环境◇上游→水流急、基质岩石性、DO高、温度低具吸盘（如平鳍鳅）或特殊的呼吸机制（如双孔鱼类）；体流线型、运动力强（如红鳟、红点鲑）；一般独居性和有较高的代谢率；生活在水底或接近水底的种类无鳔或鳔退化或鳔包藏于骨囊中；卵沉性或具粘性。
种群年龄结构的基本类型的生态学意义
种群年龄结构的基本类型的生态学意义摘要：一、种群年龄结构的基本类型1.增长型2.稳定型3.衰退型二、种群年龄结构与生态学意义1.资源利用与适应性2.种群动态与生态平衡3.生物多样性与生态系统功能三、种群年龄结构与生物多样性保护1.保护策略与措施2.案例分析正文：种群年龄结构是生态学研究中一个重要的方面，它反映了种群内个体的年龄组成和分布。
种群年龄结构的基本类型包括增长型、稳定型和衰退型。
每种类型都具有独特的生态学意义，对资源利用、种群动态、生物多样性及生态系统功能产生重要影响。
一、种群年龄结构的基本类型1.增长型：此类种群年龄结构中，年轻个体数量较多，随着年龄增长，个体数量逐渐减少。
这种年龄结构通常表明种群正处于增长阶段，具有较强的繁殖力和生长能力。
在生态学上，这类种群通常能够迅速利用资源，适应环境变化，具有较强的竞争力。
2.稳定型：此类种群年龄结构中，各个年龄阶段的个体数量相对均衡。
这种年龄结构表明种群已经达到一个相对稳定的状态，资源利用和适应环境的能力较强。
在生态学上，这类种群有助于维持生态系统的平衡，保持生物多样性。
3.衰退型：此类种群年龄结构中，年轻个体数量较少，年龄较大的个体占比较高。
这种年龄结构通常表明种群处于衰退阶段，繁殖力和生长能力减弱。
在生态学上，这类种群可能面临资源匮乏和环境压力，难以维持种群数量，生物多样性降低。
二、种群年龄结构与生态学意义1.资源利用与适应性：种群年龄结构影响资源利用效率和适应性。
在不同年龄结构的种群中，资源分配和利用策略有所不同。
例如，年轻个体较多的增长型种群能够迅速扩大种群规模，但在资源有限的情况下可能引发种内竞争。
相反，稳定型种群在资源利用方面具有较强优势，能够维持种群稳定。
而衰退型种群在面对资源压力时，适应能力较弱，难以维持种群生存。
2.种群动态与生态平衡：种群年龄结构对种群动态和生态平衡具有重要影响。
增长型种群具有较强的繁殖力和生长能力，有助于种群数量的迅速恢复。
种群年龄结构的名词解释
种群年龄结构的名词解释种群年龄结构是指一个种群中各个年龄层次之间的相对数量和比例关系。
对于不同动植物种群来说，其年龄结构通常会呈现出各自独特的特点和变化趋势，这是因为不同物种的繁殖和生长方式不同，从而导致了它们在不同年龄段上的数量分布差异。
一、年龄结构的重要性种群年龄结构对于生态系统和种群动态的研究具有重要的意义。
通过对种群年龄结构的研究，我们可以获得以下信息：1. 繁殖能力评估：年龄结构能够反映出种群的繁殖能力。
年龄较少的个体数量较多，说明该种群的繁殖能力较强，反之则反映出种群的繁殖能力较弱。
2. 生存状况分析：不同年龄阶段个体数量的变动可以反映出种群的生存状况。
年龄结构偏向于年轻个体的种群表示种群正在经历一个生长阶段，并且具有较好的生存状况。
相反，年龄结构偏向于老龄个体的种群可能面临生存风险。
3. 异常事件评估：种群年龄结构的异常变化可能暗示着某种严重的环境问题或自然灾害。
例如，病毒流行或者自然灾害可能导致大量年轻个体死亡，进而破坏整个种群的年龄结构。
二、常见的种群年龄结构类型1. 快速增长型：这种类型的种群年龄结构呈现出年轻个体数量远远超过老龄个体的特点。
这可能是因为该物种繁殖力强，且存活率较高。
人类是一个典型的快速增长型种群，尤其是在十九世纪以后的工业化时期。
2. 稳定型：这种类型的种群年龄结构呈现出各个年龄层次上个体数量相对平衡的特点。
这表明该种群的繁殖能力和生存能力相对稳定。
许多动物物种，如鲸鱼和大型哺乳动物，往往具有稳定型的年龄结构。
3. 缓慢增长型：这种类型的种群年龄结构呈现出老龄个体数量超过年轻个体数量的特点。
这通常是因为该物种的繁殖能力较弱，或受到环境变化的限制。
例如，大熊猫的年龄结构就属于这种类型。
三、种群年龄结构的应用1. 资源管理：种群年龄结构的了解有助于制定合理的资源管理政策。
例如，如果一种渔业资源的年龄结构呈现出快速增长型，就可能需要采取一些措施来限制过度捕捞，以避免资源丧失和生态平衡破坏。
实验四种群生命表和年龄结构的编制及存活曲线
5 47 0.4 6.7 0.8
6 638 20.2 319000 5.5
6 5 0.0 0.7 -0.1
7 281 8.9 140500 5.1
1 1316 31.8 1000.0 3.0
8 149 4.7 74500 4.9
2 2147 51.8 1631.5 3.2
1 1642 33.8 1000 3
6064 岁 41703848 21674478 20029370
6569 岁 34780460 17549348 17231112
7074 岁 25574149 12436154 13137995
7579
岁 15928330 7175811 8752519
8084 岁 7989158 3203868 4785290
通过对浙江千岛湖姥山岛优势种的种群结构存活曲线和空间分布格局的研究来认识这些种群在常绿阔叶林及其他亚热带森林群落中的地位和作用了解种群更新特点并以此了解群落所处的演替阶段及其发展方向进而研究我国亚热带次生林的演替机理及其恢复规律为该地区生物多样性保护退化植被恢复等提供理论依据
实验四 种群生命表和年龄结构的编制
实验分析：马尾松优势种种群存活相对稳定，苦槠，青冈和石 栎的存活曲线都呈下降趋势。
表4-3背景介绍： 千岛湖是1959年新安江水电站建设蓄水形成的人工湖,在新 安江水电站兴建清库时,库区的原生植被基本上被砍伐殆尽,形 成大量次生裸地。这些次生裸地经过几十年自然演替后形成了 大量次生林,是研究次生演替规律的理想场所(余树全 等,2002)。在千岛湖的姥山岛,设置面积为5.76 hm2的固定样 地,将样地分成576个10 m×10 m的小样方,对样地中的木本植 物进行编号、定位,记录种名,测量其胸径、高度、枝下高、冠 幅,并同时记录群落郁闭度、各层盖度和高度等指标,计算乔木 树种(DBH≥7.5 cm)的重要值,确定优势种。计算公式如下:重 要值=(相对优势度+相对频度+相对密度) /3×100%。 种群的径级结构划分方法：由于乔木树种的年龄较难确定, 所以在实际工作中多采用立木径级代替龄级的方法。关于立木
高中生物教材关键长句总结!(选择性必修二)
高中生物教材关键长句总结(选择性必修二)1．种群的年龄结构是指一个种群中各年龄期的个体数目的比例。
2．年龄结构可预测种群数量变化的趋势，理由是：因为不同年龄结构的种群中，老年、成年、幼年的个体数不同，因此可预测其未来的出生率和死亡率，进而可预测种群未来的发展趋势。
3．随机取样的目的是使调查结果不受主观因素的影响，保证调查结果的准确性。
4．我国禁止“非医学需要的胎儿性别鉴定”和“非医学需要的性别选择性人工流产”的意义：有利于维系性别比例均衡，进而有利于维持社会的和谐稳定。
5．“J”形增长曲线的形成条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害和其他竞争物种等。
6．K值是指一定的环境条件所能维持的种群最大数量。
K值受环境的影响，不是固定不变的。
7．渔业捕捞中，让鱼的数量维持在K/2左右的原因：K/2时种群的增长速率最大，种群的数量能迅速恢复，有利于鱼类资源的可持续利用。
8．利用人工合成的性引诱剂诱杀某种害虫的雄性个体会降低害虫的种群密度，原理是性引诱剂诱杀害虫的雄性个体会导致害虫的性别比例失调，导致出生率下降，从而降低种群密度。
9．长江中的胭脂鱼曾经由于人为滥捕导致种群数量下降，为调查其种群恢复情况，一般采用标记重捕法，调查时需避开其繁殖期，目的是避免调查期间多个个体的出生，造成调查结果偏离真实值。
10．K值和环境变化的相关性：K值会随环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K 值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。
11．一个物种引种到新的地区后，数量变化情况存在以下可能：若不适应该环境将逐渐减少甚至灭亡；如果适应该环境，在开始一段时间内会呈“J”形增长，但是由于环境资源是有限的，最终会呈“S”形曲线增长。
12．从环境容纳量的角度看，保护大熊猫应该提高其环境容纳量；防治有害生物应该降低其环境容纳量。
13．群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位的意义：这有利于不同生物充分利用环境资源，是群落中物种之间及生物与环境间协同进化的结果。
植物群落年龄结构研究方法
研究地区概况
研究方法
结果与分析
交错带内群落的演替阶段
在对各交错带内林木年龄结构数据进行统计分析的基础 上, 根据交错带内各树种林木年龄范围、平均年龄和平 均年龄的差异, 本研究中各个交错带可划分为前期、中 前期、中期、中后期、后期5 个不同的演替阶段。结果 见表2。从表2中可看出, 研究地区的森林交错带分别处 于不同的森林演替阶段。各交错带可根据交错带内林木 年龄结构的差异划分为5个不同演替阶段: 针阔叶混交 林/阔叶林交错带处于演替前期, 云杉林/桦木林交错带 处于演替中前期, 云杉林/桦木落叶松林交错带处于演替 中期, 云杉林/针阔叶混交林交错带处于演替中后期, 云 杉林/落叶松林交错带处于演替后期。
演替中后期
云杉林/针阔叶混交林交错带属于演替中后 期。白桦和山杨衰退趋势进一步明显化, 除 了自疏作用外, 云杉数量的不断增长, 迅速 达到了与桦木、山杨相当的竞争地位。同 时, 云杉形成的阴湿的林下条件, 白桦和山 杨更新不良, 对桦木、山杨种群的衰退也起 到了很大的推动作用。白桦的株数最高峰 位于第7龄级处。落叶松则分布于第2、6、 7龄级处, 在第7龄级处数量明显少于
不同演替阶段交错带林木年龄结构特征 同一地区, 不同的森林群落类型实际 上代表着森林群落演的不同阶段, 具有向不 同方向演替 的特点。因此, 可以由不同演 替阶段林木年龄结构的差异来分析群落在 时间上的变化。为此, 对代表不同演替阶段 的各交错带林木年龄结构特征进行分析。
演替前期 针阔叶混交林/阔叶林交错带属于演替前期。阳生树种如落叶松、 白桦和山杨, 生长速度快,耐贫瘠, 种子产量大, 易传播。在次生 迹地上容易定居, 形成先锋性群落。常形成同龄结构, 林分结构 单一, 水平郁闭度较大, 为耐荫性树种的生长创造了良好的条件, 这些早期定居者在竞争中处于优势地位。由其年龄结构图见(图 1)。 落叶松株数最高峰位于第2龄级, 在第2、3龄级株数占总株数的 61%, 白桦在1、2龄级株数占总株数的80%以上, 落叶松、白 桦均处于幼龄阶段, 落叶松年龄略大于白桦1个龄级。云杉更新 状况不好, 在4~ 8龄级3个树种都有缺失,整个交错带年龄较小处 于演替前期。
种群的结构、动态与数量调节
种群的结构、动态与数量调节一、种群的概念和特征1．种群是同一物种个体的集合体（1）种群是指占有一定空间和时间的同一物种个体的集合体。
个体彼此间可以互配进行生殖。
（2）种群不仅是物种的存在单位，而且是物种的繁殖单位和进化单位。
（3）种群不仅是物种的具体存在单位，而且也是群落的基本组成成分。
2．出生率和死亡率是决定种群动态的两个重要参数（1）出生率一般用单位时间（如年、月、日等）内每100个个体的出生个体数表示。
（2）死亡率一般用单位时间内每100个个体的死亡数表示。
（3）出生率和死亡率的相互作用决定着种群的数量动态。
在一定时期内，只要种群的出生率大于死亡率，种群的数量就会增加，反之，种群的数量就会下降。
3．年龄结构预示着种群未来的增长趋势（1）种群的年龄结构是指不同年龄的个体在种群中占有比例的关系。
（2）动物的年龄分为生殖前期、生殖期和生殖后期3个年龄组。
（3）种群的年龄结构类型①增长型的年龄结构：年轻个体占优势的种群；②衰退型的年龄结构；老年个体占优势的种群；③稳定型的年龄结构：各年龄组的比例大体相等的种群。
4．标志重捕是动物种群密度调查的一种常用方法（1）种群密度是指单位面积上个体的数量，它随着季节、气候条件、食物储量和其他因素而发生变化。
（2）标志重捕法①标志重捕法的方法先捕获一部分个体进行标记，然后再将它们释放，过一定时间后再进行重捕并记下重捕个体中已被标记的个体数。
②标志重捕法的计算其中N＝种群总个体数，M＝标志个体数，n＝重捕个体数，m＝重捕中被标记的个体数。
③标志重捕法的应用条件a．标志个体释放后应与其他个体均匀混合；b．标志方法不会伤害动物和影响动物的行为；c．研究区域呈相对封闭状态，没有个体的迁入和迁出。
5．种群中的个体有3种分布型（1）分布型是指种群中个体的空间分布格局。
（2）种群中个体的分布型①集群分布集群分布是最常见的，是动植物对生境差异发生反应的结果，同时也受生殖方式和社会行为的影响。
种群和群落知识点总结
种群和群落1．种群:在一定的自然区域内，同种生物的全部个体形成种群。
如一片森林中的全部猕猴是一个种群，一片草地中的全部蒲公英是一个种群。
2．种群的特征包括种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄组成、性别比例。
种群密度是种群最基本的数量特征。
决定种群的大小和密度的特征有出生率和死亡率、迁入率和迁出率。
3．种群的年龄结构包括增长型、稳定型、衰退型，可用来预测种群密度的变化趋势。
4．可以用哪些方法调查种群密度分别适用对象是什么（P61、62、68、75）样方法：植物和运动能力弱的动物标志重捕法：活动能力强的动物（掌握计算和误差分析）用血球计数板记数法：微生物(如培养液中的酵母菌)5．样方法中草本植物取样的大小一般是1m×1m。
样方法中取样的关键是随机取样。
取样的方法有五点取样法和等距取样法等。
计算所调查植物的种群密度应取所有样方种群密度的平均值。
6．种群数量J型增长的条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下。
J型增长的公式：Nt＝Noλt No为种群起始数量，Nt为t年后种群数量，λ为种群数量为前一年的倍数，即种群增长倍数。
λ不是增长率，增长率为(λ-1)。
J型增长的条件下种群增长率保持不变，无K值。
自然界中存在这种增长方式，通常发生在一个种群新迁入一个适宜的新环境后开始一段时间内。
7．种群数量S型增长曲线和J型增长曲线的比较：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。
环境容纳量不是固定不变的，会随着环境的变化而发生改变。
如大熊猫栖息地遭到破坏后，由于食物的减少和活动范围的缩小，其K值就会变小。
8．在自然界中，影响种群数量的因素有气候、食物、天敌、传染病等。
9．研究种群数量变化规律以影响种群数量变化的因素的意义：对于有害动物的防治、野生生物资源的保护和利用，以及濒危动物种群的拯救和恢复，都有着重要意义。
10．生物群落的概念：同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合叫做群落。
年龄结构的名词解释生态学
年龄结构的名词解释生态学生态学是研究生物与环境的相互关系的学科，其中一个重要的概念就是年龄结构。
年龄结构描述了一个种群中不同年龄个体的数量比例和分布情况。
通过研究年龄结构，可以了解种群的增长情况、繁殖能力以及生态系统的可持续性。
一、种群的年龄结构种群的年龄结构是指种群中不同年龄阶段的个体数量比例和分布情况。
年龄结构通常以柱状图来表示，横轴表示年龄阶段，纵轴表示个体数量或百分比。
年龄结构反映了种群的生命周期和繁殖能力。
二、年龄结构的重要性年龄结构对种群稳定性和可持续性具有重要意义。
通过研究年龄结构，我们可以了解种群的增长速率以及繁殖能力。
若一个种群的年龄结构接近平衡，即各年龄阶段的个体数量比例相对稳定，这意味着种群的生命周期较长且繁殖能力较强。
相反，若一个种群的年龄结构呈现不平衡状态，可能存在过度捕捞、栖息地的破坏等问题，导致种群的数量减少和生态系统的扰动。
三、年龄结构与生态系统生态系统的稳定性和多样性与年龄结构密切相关。
一个具有多样年龄结构的生态系统通常能够更好地抵御外界环境的变化和生态灾害的影响。
不同年龄阶段的个体在生态系统中扮演不同的角色，有的是种群的增长潜力，有的是种群的稳定器。
年龄结构的多样性有助于生态系统内部的资源分配和能量流动，进而维持生态系统的稳定。
四、年龄结构的变化及其影响年龄结构是动态的，会随着种群数量的增减而发生变化。
如果种群数量增长迅速，年轻个体的比例会相对较高，导致年龄结构失去平衡。
这可能会引起资源竞争激烈，损害种群的稳定性。
另一方面，如果种群数量减少，年龄结构可能偏向老龄个体，导致种群的繁殖能力下降，生态系统的恢复可能性减小。
五、年龄结构的调控与管理年龄结构的调控与管理是生态学研究的重要方向之一。
有效管理年龄结构有助于保护物种的多样性和维持生态系统的稳定性。
可采取的手段包括限制捕捞和狩猎行为、建立合理的保护区和自然保护政策等。
此外，还可以通过繁殖计划和保育措施调整年龄结构的失衡状态，促进种群的繁衍和生态系统的恢复。
种群年龄结构分析
姓名：雷申 班级：林学10b班 分组：10b班结构的基本类型以及决定 因素。利用中国人口年龄结构，分析中 国人口发展的动态。
一：意义所在
1、了解种群现存年龄比例，及时制定政策。（比 如了解人口数量，可以制定各项政策） 2、了解种群未来发展状况，调整各项决策。（比 如了解人口未来趋势，可以适当修改计划生育政 策） 3、病虫害的防治。（种群年龄结构还包括其性别 比例，可以利用这个比例，控制害虫，比如，人 工用化学方法吸引雌虫，导致雄虫不能交配） 4、潜在意义。（保存史料，以便以后科学家进行 历史研究分析。）
二：种群年龄结构及基本类 型
种群年龄结构：种群内个体的年龄 分布状况，即各年龄和年龄组的个体数 占整个种群个体总数的百分比结构。
种群年龄结构的基本类型：
（1）增长型：种群中幼年个
体多，老年个体少，种群正 处于发展时期，种群密度会 越来越大。 （2）稳定型：种群中各年龄 期的个体数目比例适中，种 群正处于稳定时期，种群密 度在一段时间内会保持稳定。 （3）衰退型：种群中幼年个 体较少，而老年个体较多， 这样的种群正处于衰退时期， 种群密度会越来越小。
三：种群年龄结构的决定因素
1、性比 种群中雄性个体和雌性个体数目 的比例。如果两性个体数目相差悬殊， 不利于种群生殖。
2、出生率和死亡率
• 出生率：种群在单位时间内产生新 个体数占总个体数的比率。 • 死亡率：种群在单位时间内死亡个 体数占总个体数的比率。
（1）内部因素
（2）外部因素
食物
天敌
疾病和自然灾害
国家政策
四：中国人口年龄结构
人教版高中生物必修3稳态与环境课件知识点-年龄组成和性别比例
发展时期 稳定时期 衰退时期
时间
ห้องสมุดไป่ตู้
意义：预测种群数量的变化趋势
年龄组成和性别比例
年龄组成的曲线图
• 图甲幼年个体多，老年个体少，出生率＞死 亡率，种群数量增加，属增长型；而图乙相 反，应为衰退型。
年龄组成和性别比例
2.性别比例
概念： 种群中雄性个体和雌性个体所占的比例
①♀＞♂ ②♀≈♂
增长快 相对稳定 增长慢
知识点——年龄组成和性别 比例
年龄组成和性别比例 1.年龄组成:种群中各年龄期个体所占比例。一般分为 幼年(尚无生殖能力)、成年(有生殖能力)和老年(丧 失生殖能力)三个阶段。
类型:
老年 成年 幼年
老年
成年 幼年
老年 成年 幼年
增长型年龄结构
稳定型年龄结构
衰退型年龄结构
年龄组成和性别比例
种 群 数 量
③♀＜♂
年龄组成和性别比例
• 意义： • 通过影响出生率和死亡率而影响种群密度 和种群数量 • 是预测未来种群数量变化趋势的次要依据 应用： 利用性引诱剂诱杀害虫的雄性个体， 破坏害虫种群正常的性别比例，从而 达到杀虫效果
年龄组成和性别比例
• 种群特征在生产中的应用 • (1)城市人口的剧增——迁入率>迁出率造 成的。 • (2)计划生育政策——控制出生率，从而控 制人口数量的增加。 • (3)中国人口的增长——出生率>死亡率造 成的，不能单纯地说是出生率高造成的。 • (4)利用性引诱剂诱捕雄蛾——改变性别比 例来降低出生率。
年龄组成和性别比例
例题分析
• 若某地一个生物种群的年龄组成如图。如果有一外来物种 入侵，并以该种群的幼体为食，这将使该种群的年龄组成 发生变化。则下图符合这种变化的是( )
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
种群年龄结构的估算
上海交大数学系
实验目的
■
进一步了解矩阵特征值在实际中的应用 建立种群年龄结构的数学模型－Leslie矩阵 矩阵的特征值和特征向量知识的回顾 Leslie矩阵有关性质的介绍和讨论 利用Matlab 进行矩阵特征值和特征向量 的运算
■
■ ■
■
实际问题
一种昆虫每两周产卵一次，六周后死亡，孵化 的幼虫2周后成熟平均产卵100个，4周龄的成虫平均 平均产卵150个，设虫卵发育为2周龄成虫的概率为 0.09，2周龄成虫发育为4周龄成虫的概率为0.2 （1）假定开始时，0～2，2～4，4～6周龄昆虫数 相同，计算2周，4周，6周，8周后各周龄的昆虫数 （2）讨论各周龄昆虫数的变化趋势
0.9049 0.0796 0.0156
结论 随着时间增长 1) 昆虫数成几何级数增长 ( 0 >1 ) 2) 最终各周龄的昆虫数成稳定的比例 (恰好是对应主特征值的特征向量各分量比例数) 分别所占比例： 90.49%，7.96%，1.56%
经多少时间才能达到稳定的增长和结构比例？
除虫剂的效果
Leslie 矩阵的性质 有一个惟一正单重特征值
0
(在某些条件下，如有相邻 Fi-1, Fi 非零，λ0是 严格主特征值) 对应0 有分量全正的特征向量0 对每个分量非负的向量(0),存在正常数C:
lim 1
k
k 0
A k α Cα 0
这一性质 使得种群 结构稳定
导出关系式
X (t 1) A X (t )
投影矩阵 2k 周后昆虫数 显然在时刻 2k 周( k 个时间单位)
9 13.5 1 0 k 0 1 X (k ) A X (0) 0.09 0 0 1 0 . 2 0
k
利用 Matlab 看一看 键入
Leslie 矩阵
可得
X ( t ) A X ( 0)
t
几个关键性问题
回顾昆虫问 题的讨论
1）A是否有唯一模最大的正特征值λ0 （严格 主特征值） 相应的特征向量是否有全正的分量 2）A是否有n个线性无关的特征向量 3）λ0是大于1还是小于1(决定种群的数量趋势) 4）其它特征值与λ0比值 （决定达到稳定状态的 时间）
昆虫数的趋势
k越来越大时，X(k)=AkX(0)变化趋势如何？
可以用数值计算观察结果(作为练习) 理论分析
若A有特征值λ0 ,λ1,λ2 ,对应特征向量α0,α1,α2 线性无关，其中λ0的模严格大于其它特征值的模 那么可表示 X(0)=c0α0+c1α1,+c2α2 AkX(0)=c0λ0kα0+c1λ1k α1+c2k λ2α2
对应λ0的特征向量α0
0.5469 0.4331 0.3430 0.2717 0.2151 0.1704 0.4964 22.08 % 17.49 % 13.85 % 10.97 % 8.69 % 6.88 % 20.04 %
各年龄组分 布百分比
两性模型
某种野牛雌性、雄性种群各分成3个年龄组 C0:牛犊；C1:小牛 1－2岁；C2: 成年牛 2岁以上 假定与问题
昆虫数越来越少 (看一看最大的特征值) 除虫剂对成虫组比较有效，但对幼虫C0 组
效果偏慢
一般模式
某种群个体生存期分为年龄组为Ci:[i-1,i),i=1,2, …,n+1；xi (t)为t 时刻Ci组个体数,pi 为Ci 组到Ci＋1 组个体成活率,Fi 为Ci 组物种生育幼体至Ci＋1组的
s2
α0 s0 s1 s2 (s0, s1, s2 是 α0的分
各周龄昆虫 数占特征值和特征向量
[v,d]=eig(A)
有最大模的特征值为 0 ＝1.0234 对应的特征向量0 ＝
0.9960 0.0976 0.0171
归一化
严格主 0.9500 特征值 0 0 1.0377 -0.0439 + 0.2986i -0.0439 - 0.2986i 0.0716 0.0414 0.3537 0.0818 0.0473 0.4042
归一化特 征向量
野牛总数增长率由10.5% 减至3.8% 成年牛的比例由60% 增至75.8%
对应主特征值 的特征向量
经过多少时间达到稳定分布?
1
0k
PkZ(0) C0
逐渐会达到稳定结构 方法1 约定迭代相邻两次归一化向量分量的 最大差不超过某一值 方法2 考虑(1/0)k 的绝对值充分小，使得 与理论分布值误差充分小(留作任务)
降低生育率的情况 如果野牛的生育率减少至原来的一半，试讨 讨论其数量增加和稳定年龄结构的变化 此时投影矩阵为
各年龄组蓝鲸数与结构变化 利用Matlab 求出A1的特征值和特征向量 特征值
1.0986 0.1997+0.5943i 0.1997-0.5943i -0.4636 -0.1852+0.3481i -0.1852-0.3481i 0.1361 严格主特征值0
且可知： 存在7个线性无关的特征 向量，因此蓝鲸必定趋于 稳定年龄结构
0 0.21 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.6 0 0.75 0.95 0 0 0 A1 0 0.24 0 0 0 0 0 0 0 0.6 0 0 0 . . 0 0 0 0 75 0 95
由Matlab求得主特征值和相应的特征向量
A=[0 9 13.5 ; 0.09 0 0; 0 0.2 0]; X0=[1 1 1]'; A*X0, A^2*X0, A^3*X0
结果情况
C0 C1 C2 2周后 22.5000 0.0900 0.2000 4周后 3.5100 2.0250 0.0180 6周后 18.4680 0.3159 0.4050
蓝鲸－简化模型
蓝鲸的寿命一般为50年，若以两年为年龄段, 矩阵过大，因12岁以上存活率相近,故作为一个年 龄组(简化). 这样分成7个年龄组：[0,2),[2,4),[4,6), [6,8),[8,10),[10,12),[12,50), 其投影矩阵为
0 0.19 0.44 0.50 0.50 0.45 0 0.87 0.87 A1 0.87 0.87 0.87 0.87 0.80
0.8775 0.5062 0.0045 0.1158 0.0079 0.0022
2.3085 0.0395 0.0506 0.0505 0.0052 0.0008
0.5194 0.1039 0.0039 0.0288 0.0023 0.0005
0.4941 0.0234 0.0104 0.0137 0.0013 0.0002
设雌、雄牛各年龄组的个体数表达为列向量
Z (t ) ( x0 ( x ) , x1 (t ) , x2 (t ) , y0 (t ) , y1 (t ) , y2 (t )) T
那么导出
0 0.42 0 0 0 x0 (t ) x0 (t 1) 0 0 0 0 0 0 x1 (t ) x1 (t 1) 0.6 x (t 1) 0 0.75 0.95 0 x (t ) 0 0 2 2 0 0.48 0 0 0 y0 (t ) y0 (t 1) 0 y (t 1) y (t ) 0 0 0 0 . 6 0 0 1 1 y (t ) y (t 1) 0 0 0 0 0 . 75 0 . 95 2 2
X (t 1) A X (t )
其中
x1 (t ) x2 ( t ) X (t ) xn-1 (t ) x (t ) n
F0 F1 Fn 1 Fn 0 p0 0 0 A 0 p1 0 0 0 0 p 0 n 1
牛犊成长为小牛的概率为0.6;小牛长为成年
牛的概率为0.75；成年牛再存活一年的概率为0.95
每头母牛有同样生育力，平均每年生育0.42
头雌牛犊、0.48头雄牛犊
初始时刻有100头母牛和20头公牛
问题 1）在只考虑雌性牛情况下，讨论其稳定 年龄结构分布以及达到此分布所需的时间(练习) 2）考虑雌、雄牛的情况下其稳定的年龄分布 以及达到此分布所需的时间 模型和解决 事实上只要将雌、雄牛的各年龄组放在一起 考虑即可
即
Z (t 1) P Z (t )
利用Matlab 依然可得P 特征值和对应特征向量 0.9500 0 0 1.1048 - 0.0774+0.4063i - 0.0774-0.4063i
严格主特征值
各年龄组分 布百分比 0.2298 0.1248 0.6044 0.2626 0.1426 0.6907 11.2 6.1 29.4 12.8 6.9 33.6
（3）若使用一种除虫剂控制昆虫数，已知药剂 将使各周龄该昆虫的成活率减半，问这种除虫剂是 否有效？
情况假定
这种昆虫在一个地区繁衍，其雌、雄数目之
比基本恒定，讨论时可将虫数设为雌虫数
假设开始时三种周龄：C0:[0,2),C1:[2,4)
C2:[4,6) 的昆虫数均为一个单位
数学模型
设 x0(t),x1(t),x2(t)分别为在t 时刻周龄 C0 , C1,C2 的昆虫数，以2周为时间单位，那么
x 0 ( t 1) 0 . 09 [100 x1 ( t ) 150 x 2 ( t )] x 1 ( t 1) 0 . 09 x 0 ( t ) x 2 ( t 1) 0 . 2 x 1 ( t )
引进矩阵