实验2 生物种群在有限环境中的Logistic增长

生物种群在有限环境中的Logistic增长
[目的要求]
通过实验了解种群增长是受环境条件限制的。

[实验原理]
在自然条件下，因受空间，食物等必需资源的限制，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。

果蝇在20-25℃环境中生长最佳。

当培养基有限时，至一定时间，果蝇的增长
即受到限制。

如果不补充培养基，种群密度将饱和甚至下降。

其种群增长规律符合逻辑斯谛模型。

果蝇的生活史：从果蝇卵到成虫期约需10～15天。

成蝇存活约15天。

羽化后的果蝇一般在12小时后开始交配，两天后产卵。

卵长约0.5毫米，呈白色，椭圆形，其前端有触丝。

1～2天后，从卵孵出幼虫。

经过两次蜕皮，3龄幼虫长约4.5毫米，肉眼可见一端稍尖为头部，有一黑点为口器，稍后有一对半透明的唾腺。

约5～8天后，变成蛹，呈梭形。

再经4～6天左右，从蛹羽化出成蝇。

[实验内容]
分组实验，每组2个试管，分别监测果蝇实验种群的数量变化；完成实验报告。

[实验材料和试剂用品]
材料：雌雄果蝇若干对。

试剂：培养基(成分见表1)，乙醚
用品：小毛笔，滤纸，棉球
[实验流程]
1．在每个试管(或培养瓶)中各放入等量的培养基(成份见表1)，然后各放入1对雌雄果蝇。

2．每2天监测一次果蝇的数目，直至果蝇全部死亡为止。

果蝇的观察方法
果蝇成蝇的麻醉：为便于观察，可将果蝇预先麻醉。

将成蝇放入麻醉瓶，立即盖好瓶盖，瓶盖附有棉花团，预先滴上少量乙醚。

大约半分钟后，成蝇会被麻醉昏迷。

将其倾倒在白纸上进行观察。

注意果蝇麻醉过度会死亡，死亡果蝇翅外展，与身体呈45°角。

被麻醉的果蝇不直接放回培养基上，以免粘住。

最好将果蝇先放在消毒滤纸做成的小圆锥体中，一同放入瓶内；或暂时先将培养瓶侧卧。

果蝇的培养在成熟发酵的水果，如葡萄、香蕉上可发现果蝇。

酵母菌是果蝇食料中的主要成分，在任何发酵的基质上都可培养果蝇。

实验中常用玉米培养基，其配方如下：
表1
配制时，将琼脂放入约占总量2/3的水中煮溶，加入糖，以余下的1/3水将玉米面调成糊，徐徐倒入，继续煮沸几分钟，加入丙酸或乙酸搅匀；将培养基倒入培养瓶中，厚度约3厘米左右，盖好棉塞；在高压锅内消毒（15磅，30分钟）。

也可改用预先煮沸消毒或高温消毒（加温至160℃，然后降温）培养瓶及瓶塞。

将果蝇放入养瓶中。

转移果蝇时可利用成蝇的趋光性、向上性等特点，使其飞入瓶内。

培养果蝇的最适温度为20～25℃。

30℃以上可使果蝇不育或死亡。

而低温使其生活周期延长，生活力降低。

可将果蝇培养于培养箱内或简单的自制恒温箱内。