第六节 种群的增长

自然种群的数量变动参考学习视频

一个物种，从其进入新的栖息地，经过增长并建立起种群以后，一般有如下几种可能：

(1)  较长期地维持在几乎同一水平上，称为种群平衡（populationequilibrium）。

(2)  经受不规则的波动或起落（irregular flunctuation）

(3)  规则的或周期性的波动（regular or cyclicflunctuation），有时也称振荡（oscillation）。

(4)  种群衰落（population decline）

(5)  种群灭亡（population extinction）

(6)  有时种群数量在短期中迅速增长，称为种群大发生或暴发（populationoutbreak），如海洋中的赤潮现象。

(7)  在种群大发生后，往往出现大批死亡，种群数量剧烈下降，即种群崩溃（populationcrash）。

自然种群的野外研究较困难，而实验室种群研究较多，因为条件易保持稳定。在实验种群的研究中，往往是先提出假设，建立模型，然后加以检验，这种模型常为数学模型，通过此模型可理解各种生物和非生物因子的相互作用如何影响各种生物种群的动态。因此，我们感兴趣的不是特定公式的数学细节，而是模型的结构及模型中各个量的生物学意义。

种群生长，各种生物不同，但按其变动曲线可以分为“J”和“S”型两种基本类型。两者之间存在着各种中间类型。

在自然条件下，任何生物的种群与生物群落中的其他生物密切相关，不能从其中孤立开来。因此，严格地说，单种种群只有在实验室内才有可能存在。但是人们为了要了解种群的增长和动态规律，往往从研究分析单种种群开始。 

一、种群在无限环境中的指数式增长  

二、种群在有限环境中的逻辑斯谛增长 

(1)逻辑斯谛增长有一最大值——K值，它表示种群的环境容纳量；

   （2）当种群密度上升时，种群能实现的有效增长率逐渐降低，即种群增长具有密度效应。这就是说，在种群密度与增长率之间，存在着反馈机制。一方面，随着时间，密度在不断上升；另一方面，随着密度上升，种群的增长率随之下降。显然，这是一种十分明显的密度制约作用。

   （3）密度增长对于增长率的下降的抑制效应是按比例的，即每增加一个个体，就产生1/K的影响。因此，种群能实现的增长程度为种群密度本身的函数，即(1-N/K）.

(4) 逻辑斯谛增长方程所描述的增长曲线是呈“S”型的。“S”型的逻辑斯谛曲线在N = K /2处有一个拐点，在拐点上dN /dt最大。在达到拐点前，dN /dt随种群增加而上升，称为正加速期；在拐点之后，dN /dt随种群增加而下降，称为负加速期。

种群生长的几个阶段：

逻辑斯谛增长是最常见的生长形式，可以说是种群增长的共性，并称之为种群增长模型。可划分为 下列几个阶段：

(1) 增长期：种群数量增加，K-N>0

(2) 诱发期：数量暂时无明显增长或增长极慢；

(3) 指数增长期：增长率接近种群的内禀增长率。呈指数式增长。

(4) 直线增长期：数量继续增加，但增长率和增长量逐渐下降。

(5) 平衡期：数量达到高峰后保持稳定的阶段。但也有颤动或波动。

(6) 消落期：随着死亡率的增大，种群数量逐渐下降的阶段。初期指数下降，以后非指数下降。

以上对藻类、细菌或动物等的培养有重要指导意义。

通过对逻辑斯谛方程的分析，可见其增长曲线有两个特点，一是它在数学上的简单性，二是明显的现实性。只要确定r和K两个参数，就能按逻辑斯谛模型预测种群的增长过程。

逻辑斯谛增长模型的应用

根据逻辑斯谛模型，可以确定资源生物的最大可持续收获量(MSY)

当：

t=a/r时

种群数量

N（t）=K/2=N(MSY)                  ,

此时种群增长速度最快为:

式中：

r表示物种的潜在增殖能力，K表示环境容纳量

如果我们猎取这部分增长的动物资源,其种群数量可保持相对稳定,世代可持续生产量最大,因此我们定义,最大可持续收获量(MSY)等于rK/4.

例如,生活于南极的蓝温鲸,环境容纳量(K)为150000头,种群增长率(r)为0.053头/头年,那么,种群增长最快时的种群数量为:

NMSY=K/2=150000/2=75000头

最大可持续收获量：

MSY=rK/4=(150000×0.053)/4=2000头/年

即：在种群数量75000头时，捕捞约2.7%(2000头)最适宜。大于NMSY可多捕,少于NMSY则要少捕。

 

三、实验种群和野外种群的证据  

四、自然种群数量变动