种群增长率=出生率—死亡率吗?

2018-06-07 - 增长率

【摘 要】本文从纯理论角度讨论了两种模型种群(J型增长和S型增长)的增长率的变化,试图厘清几种种群增长率概念的区别及关系。 中国论文网 /9/view-4462518.htm 【关键词】种群增长率;出生率;死亡率 例:(02广东高考)在一个玻璃容器中,装入一定量的符合小球藻生活的营养液,接种少量的小球藻,每隔一段时间测定小球藻的个体数量,绘制成曲线(图示A)。

种群增长率

下列BCDE四幅图中能正确表示小球藻种群增长率随时间变化趋势的曲线是( )。

分析:此题难点在于对种群增长率的正确理解。高中生物教材本着简约原则,对有关种群的增长率概念的内涵和外延都作了回避和模糊处理,引起教材和教辅资料间矛盾、混乱。如苏教版高中教材仅在56页(2012年)种群数量增长规律中提到“增长率(λ)”,未做定义;而很多教辅资料甚至高校教材都认为,在不考虑迁移等其它因素时,增长率=出生率-死亡率。

种群增长率

如生态学54页,“种群数量变动首先决定于出生率和死亡率的对比关系。

单位时间内,出生率和死亡率之差为增长率。”这两处的增长率显然不是同一意义的增长率。事实上有关种群的增长率概念共3个:瞬时增长率和周限增长率、种群增长率。下面简要辨析。

种群增长率

一、瞬时增长率 1.概念:单位时间内种群净增加数与原种群大小的比值 中学教材中提到的增长率一般是指瞬时增长率,等于出生率与死亡率之差。这是增长率最常指的含义。很多高校教材也这样使用,如上文引用的林文雄的生态学54页内容,此处增长率即是瞬时增长率,而非其它名称的增长率,如周限增长率等。

种群增长率

证明: 出生率是指单位时间内种群新出生数与原种群大小比值;死亡率是指单位时间内种群死亡数与原种群大小的比值。 单位时间内种群新增加个体数=单位时间内种群新出生数-单位时间内种群死亡数(不考虑迁移等其它因素,下同)。

种群增长率

两边同时除以原种群大小,则等式左边即为瞬时增长率,等式右边即为出生率-死亡率。 2.在无限环境中,J型增长种群的瞬时增长率是恒定的 证明: 在无限环境中,每个个体的生殖力相等,比如某种群初始数量为a,每个体生殖数b(即每个体的出生率—生态学68)。

则某单位时间内,比如一个世代后,种群产生新个体数ab,则种群瞬时出生率=ab/a=b;瞬时出生率就是个体生殖力,是定值。

在无限环境中,无生存斗争等,每个个体都达到生理寿命才死亡,故死亡是“匀速”的,瞬时死亡率是恒定的。 因出生率和死亡率都是定值,故种群的瞬时增长率是定值。

3.在有限环境中,S型增长种群瞬时增长率变化由大到小至0(K值时) 证明:有限环境中每个个体的生殖力不等,原因资源随种群数的增加成比例减少,故单个雌体的生殖力也随之成比例减少。

故出生率成比例下降;同时,个体间生存斗争程度成比例增加,死亡率成比例增加,因此出生率和死亡率都是变值。可见开始时种群无生存斗争或很弱,个体生殖力最大,出生率最大,死亡率最低,故增长率最高;随着种群数量增加,生存斗争加剧,出生率由大到小,死亡率由小到大,故瞬时增长率逐渐减小。

至K值时,出生率和死亡率相等,而瞬时增长率为零。若出生率继续减小到0,死亡率为无限大,则种群灭绝。 二、周限增长率 1.概念:指经过一个单位时间后,种群为原来种群的倍数。

(而瞬时增长率指单位时间内种群净增加数与原种群大小的比值。)例如: 某种群某时刻数量1000个,一个单位时间后种群数量达1100,则: 瞬时增长率是(1100——1000)/1000=0.

1, 而周限增长率=1100/1000=1.1。 上文引用的苏教版教材56页提到的增长率即是周限增长率。 2.周限增长率和瞬时增长率的关系 瞬时是相对而不是绝对的概念,是相对于周限而言,瞬时是指较短时间,这个较短时间段因物种寿命不同而异,如对人一日可算作是瞬时,则对蜉蝣1日就是一生了。

周限是比瞬时相对长的时间单位。周限是瞬时组成的集合。因此周限增长率数值一定大于相应的瞬时增长率,两者必然存在数量上关系。

无限环境中,瞬时增长率和周限增长率的关系通过J型增长的微分方程的积分,可知: 瞬时增长率r=㏑周限增长率λ。 由于瞬时增长率是恒定不变的,则周限增长率也是恒定的。

而在有限环境中,瞬时增长率是变化的,则情况极其复杂,此处略去不讨论。 三、种群增长率 1.概念:单位时间内种群增加的个体数,体现种群数量增长的速度。有人就直接称之为种群增长速率,可用曲线斜率表示。

注意种群增长率不是种群的增长率。 2.无限环境中J型种群增长率为 dN/dt=rN r是瞬时增长率,定值;N是瞬间的种群个体数量,变量。 可见种群增长率=瞬时增长率×瞬时的种群个体数量。 显然dN/dt这种增长率和瞬时增长率不是一码事:因r是定值,而N是变值,故dN/dt是变值,而且随时间呈加速变大,且一直加速下去,越来越大。

见下图: 3.有限环境中种群增长率为 dN/dt=rN(1-N/K) K是环境容纳量,定值。

其余和上面含义相同。开始N值小,但括号中数值大,后来N值大了,可是括号中数值又小了,因此种群增长率dN/dt是先由小到大,又逐渐减小。当N=K时,即种群增长至环境容纳量时,种群增长率为0,此时瞬时增长率也为0。

可见这种种群增长率随时间先呈加速增长至最大值(K/2)又减速增长至0,停止增长,达到K值。在K/2时增长最快,故有人称之为增长速度更合理。是先增大至最大值(K/2值时)后减小至0(K值时)。

上文引用的例题中的增长率即这种意义的增长率。 四、结论 在解有关种群生长率问题时一定要先分清是种群的哪一种增长率。 ①种群的增长率不等同于种群增长率。教辅书和教材常将两者混用。

种群的增长率有3种,种群增长率只是其中一种,表示种群增长速度,即单位时间内种群增加数。有人就直接称为种群增长速率。可用增长曲线斜率表示。J型增长曲线斜率越来越大,S型曲线斜率先逐渐增加至最大值再减小至0。

②另两种增长率叫瞬时增长率和周限增长率。J型增长种群的这两种增长率都是恒定的。 ③种群的增长率中,只有瞬时增长率=出生率—死亡率。其余增长率不等于。 ④上面例题中要求判断的是种群增长率而不是种群的增长率,答案为E。

【参考文献】 [1]林文雄主编.生态学.北京:科学出版社出版,2007. 54页等 [2]华东师大等.动物生态学.高等教育出版社出版,1981. 142-147页 (作者单位:江苏省徐州市田家炳中学)

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