生態(tài)學實驗有限條件下種群增長曲線

1、一、實驗名稱種群在資源有限環(huán)境中的邏輯斯蒂增長二、實驗目的1、認識到環(huán)境資源是有限的，任何種群數(shù)量的動態(tài)變化都受到環(huán)境條件的制約。2、了解種群在有限環(huán)境中的增長方式，理解環(huán)境對種群增長的限制作用，領會邏輯斯蒂模型中生物學特性參數(shù)r與環(huán)境因子參數(shù)一生態(tài)學特性參數(shù)K的重要作用。3、學會如何通過實驗估計出r、K兩個參數(shù)和進行曲線擬合的方法。4、在實際生態(tài)學統(tǒng)計過程中，能夠利用r、K等參數(shù)估計種群的整體情況。三、實驗原理1、資源有限培養(yǎng)由于環(huán)境是有限的，種群指數(shù)增長只是暫時的，多發(fā)生在種群增長的早期階段，密度很低、資源豐富的情況下。隨著種群密度增大，資源缺乏，影響到種群的增長率，使其降低。比如酵母的增

2、長曲線：1947酵陟種胖舸增長:曲線（仿KormondJ如和2、邏輯斯諦方程與密度有關的連續(xù)增長模型兩點假設：（1）有一個環(huán)境容納量K,當Nt=K時，種群停止增長，dN/dT=0；（2）種群增長率隨種群密度升高成比例降低，最簡單的情況是每增加一個個體，同時產(chǎn)生1/K的抑制效果。當種群數(shù)量為N時，種群增長率下降為原來的（1-N/K）。結果：導出邏輯斯諦方程rN(1rN(1dNdlTNt其積分式為：1e.KNo其中aln吋K理論上的環(huán)境容納量，難以準確測定。N為種群大小，t為時間，r為種群的瞬時增長率。K為環(huán)境容納量，1-N/K為剩余空間。邏輯斯諦方程中兩個參數(shù)r和K具有重要的生物學意義：r表示物

3、種的潛在增殖能力，即種群內(nèi)稟增長率。K是環(huán)境容納量，即物種在特定環(huán)境中的平衡密度。應注意K是隨環(huán)境（資源量）的改變而改變的。3、種群增長曲線密度制約導致種群增長率隨密度增加而降低，與非密度制約的情況相反，種群增長曲線不是“J”型，而是“S型S”型曲線有兩個特點：曲線漸近于K值，即環(huán)境容納量(或平衡密度)。曲線上升是平滑的。邏輯斯諦曲線常劃分為五個時期：開始期：種群個體數(shù)很少，增長緩慢；加速期：隨著種群個體數(shù)增加，增長逐漸加快；轉(zhuǎn)折期：種群個體數(shù)達到環(huán)境容納量一半(即K/2)時，增長最快;減速期：種群個體數(shù)超過K/2以后，增長逐漸放慢；飽和期：種群個體數(shù)達到K值停止增長。WK班孚WK班孚時間四、

4、實驗材料和用品草履蟲、計數(shù)板、培養(yǎng)液。五、實驗步驟1、準備草履蟲原液從湖泊或水渠中采集草履蟲。2、制備草履蟲培養(yǎng)液（1）稱取干稻草5g,剪成3-4cm長的小段。（2）在1000ml燒杯中加水800ml，用紗布包裹好干稻草，放人水中煮沸10分鐘，直至煎出液呈淡黃色?；蛘吒鶕?jù)學生的人數(shù)多少制備一定量的稻草培養(yǎng)液。（3）將稻草煎出液置于室溫下冷卻后，經(jīng)過過濾，即可作為草履蟲培養(yǎng)液備用。3、確定培養(yǎng)液中草履蟲種群的初始密度（1）用ml移液管吸取草履蟲原液于凹玻片上，當在實體顯微鏡下看到有游動的草履蟲時，再用滴管取一小滴魯哥氏固定液于凹玻片上殺死草履蟲，在實體顯微鏡下進行草履蟲計數(shù)。（2）按上述方法重復

5、取樣4次，對4次計數(shù)的草履蟲數(shù)求平均值，并推算出草履蟲原液中的種群密度。（3）取冷卻后的草履蟲培養(yǎng)液50ml，置于50mL燒杯中。經(jīng)過計算，用移液管吸取適量的草履蟲原液放人培養(yǎng)液中，使培養(yǎng)液中草履蟲的密度在5-10只/ml左右。此時培養(yǎng)液中的草履蟲密度即為初始種群密度。（4）用紗布和橡皮筋將實驗用的燒杯罩好，并做好本組標記，放置在20士2C的光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。、定期檢測和記錄（1）在實驗開始后10天內(nèi)，每天定時對培養(yǎng)液中的草履蟲密度進行檢測，具體方法同方法與步驟3中的（1）和（2），求出其平均數(shù)。（2）將每天的觀測數(shù)據(jù)記錄在觀測數(shù)據(jù)記錄表（表3-4）中。、環(huán)境容納量K的確定將10天中得到的草履

6、蟲種群大小數(shù)據(jù)，標定在以時間為橫坐標、草履蟲種群數(shù)景為縱坐標的平面坐標系中，從得到的散點圖中不僅可以看出草履蟲種群大小隨時間的變化規(guī)律，還可以得到此環(huán)境條件下可以容納草履蟲的最大環(huán)境容納量K。通常從平衡點以后，選取最大的一個N,以防止在計算In（K-N）/N過程中出現(xiàn)負值。最大環(huán)境容納量K還可以通過三點法求得。三點法的公式為：.-代（N、MJK=；輅“-式中：N1,N2,N3分別為時間間隔基本相等的三個種群數(shù)量，要求時間間隔盡量大一些。6、瞬時增長率r的確定瞬時增長率r可以用回歸分析的方法來確定。首先將Logistic方程的分式變形為:分式變形為:兩邊取對數(shù)，得:Ina-ri如果設y=ln（K

7、-N）/N，b=-r，x=t，那么Logstic方程的積分式可以寫為：y=a+bx這是一個直線方程，只要求出a和b,就可以得到Logistic方程。根據(jù)一元線性回歸方程的統(tǒng)計方法，a和b可以用下面的公式求得：fiv*工（乞一無）（”一yb=廠一土-V）2式中：x自變量x的均值；xi第i個自變量的樣本值；y因變量y的均值；yi第i個因變量y的樣本值；n-樣本數(shù)將求得的a，r和K代入Logistic方程.則得到理論值。在坐標紙上繪出Logistic方程的理論曲線?？纯蠢碚撉€與實際值是否擬合得好。六、實驗結果1、結果記錄培養(yǎng)天數(shù)平均實測值種群估算值（個/50ml）(K-N)/Nln(K-N)/NL

8、ogistic方程理論值11100022200037700043535000510510500061601600007180180000天甄t2、直線3、數(shù)據(jù)分析三點法求K選用1、4、7天的數(shù)據(jù)K=2X1000X35000XX35000X(1000+180000)1000XX35000=200120y=+所以：r=-b=a=Logistic方程理論值=NtNteart=2001201+eA()（計入上表一）4、擬合分析兩條曲線擬合程度較大，無顯著性差異。七、結果討論從草履蟲數(shù)量隨時間變化的理論曲線和實際估測曲線得知，草履蟲的邏輯斯蒂方程的實際曲線和理論曲線擬合程度較高，但是在實驗后期仍然出現(xiàn)誤差。分析原因，其原因有如下兩條:、在方程參數(shù)a、r、k的計算，尤其是K的計算過程中，無論采用在實際數(shù)量的散點圖中取平衡后的最大N值的方法還是三點法，都有一定的誤差。同時,三點法求K值的方法中，三個N值的選取又難以達到時間間隔盡量大的要求，故也存在誤差;、人為測量過程中存在不同程度的差異，由于草履蟲在培養(yǎng)液中是自由活動的，故不能保證均勻分布，我們在每次取樣時先講培養(yǎng)液搖勻，再取接近錐形瓶底部的培養(yǎng)液進行計數(shù)，以使結果盡量準確，但本實驗的數(shù)量