生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教程

1、實(shí)驗(yàn)教程 2007年1實(shí)驗(yàn)一 種群指數(shù)消長2一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、意義生態(tài)系統(tǒng)是由生命系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)通過復(fù)雜的相互關(guān)系而組成的，而生命系統(tǒng)是其核心。生命系統(tǒng)是生態(tài)系統(tǒng)中植物群落、動(dòng)物群落、微生物群落的綜合體。群落又是各種種群的綜合體，群落的特征、變化特點(diǎn)及規(guī)律都直接影響著群落的生存和發(fā)展，而群落的種群組成特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)及變化規(guī)律又直接影響物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化的進(jìn)行，最終影響生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。所以，了解種群數(shù)量變化的規(guī)律及其計(jì)算方法，對與今后更好地分析研究生態(tài)系統(tǒng)是非常必要的。3二、實(shí)驗(yàn)原理在無限制生長的條件下，種群中平均每個(gè)個(gè)體增殖速度不隨時(shí)間而發(fā)生變化。 4當(dāng)t 0時(shí)，有即為指數(shù)生長模型： 5Nt推導(dǎo)過程

2、當(dāng)t=0時(shí)，有N=N0，則N0=Ec,代入得：6R推導(dǎo)7三、應(yīng)用實(shí)例 1、種群增長模型：人口的增長；昆蟲、魚群的數(shù)量增長；森林生物量的累積；資金的積累等均可用指數(shù)增長模型來研究。 如；1949年我國人口5.41億，按1.9%不變年增長率，我們1980年應(yīng)有多少人口？ N1980=N1949e0.01931=9.75億 若從1980年起，人口增長率降到1%，到2000年我國人口總數(shù)即為 N2000=N1980e0.0120=11.91億82、指數(shù)衰弱模型：殘落物在分解條件穩(wěn)定時(shí)的分解；示蹤放射性元素的衰變等。 如：一個(gè)殘落物袋中原放有100g小麥稈，50天后剩下25g，試求殘落物分解率是多少？

3、9四、作業(yè)1、1980年某縣農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值為3500萬元，已知在原生產(chǎn)結(jié)構(gòu)條件下，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值年增長率為2.7%，若通過適當(dāng)調(diào)整產(chǎn)業(yè)比例，年增長率可提高到3.1%，試預(yù)測調(diào)節(jié)布局與否該縣在2000年農(nóng)業(yè)的產(chǎn)值和相差百分比。102、為檢驗(yàn)森林落葉在5cm土層中的分解速度，設(shè)計(jì)了一個(gè)試驗(yàn)，先測定每個(gè)殘落物袋的落葉原重，再置于5cm土層中，50天后測定剩重如下表，試計(jì)算落葉平均分解速度。原重 20.3 20.4 20.2 20.0 21.0剩重 17.3 16.8 15.9 16.5 17.111 實(shí)驗(yàn)二 邏輯斯蒂生長模型12一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、意義生態(tài)系統(tǒng)是由生命系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)組成的。種群的生長必然要受到環(huán)境條

4、件的限制，在有限的環(huán)境資源條件下，能夠達(dá)到的最大的種群密度叫環(huán)境容納量種群生長呈現(xiàn)阻滯增長成為S型增長，可用邏輯斯蒂方程表示。從這一角度把握種群的數(shù)量變化，可以更切實(shí)際地了解種群的特征，對我們有效、經(jīng)濟(jì)地利用森漁草原和野生動(dòng)物等寶貴的自然資源有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。13二、實(shí)驗(yàn)原理種群在生長開始階段與指數(shù)增長很接近，然而隨著種群數(shù)量的增加，增長速度逐漸減慢，種群總量趨近于環(huán)境容納量，呈S型增長曲線在指數(shù)增長模型的基礎(chǔ)上，增加一個(gè) 因子，叫做環(huán)境阻力。邏輯斯蒂生長模型：14Nt推導(dǎo)當(dāng)t=0時(shí)，有N=N0，則N0=ec,代入得：15R推導(dǎo)16三、作業(yè)1、水稻栽培試驗(yàn)中，已知在第20天的平均株重為30

5、g，第40天的平均株重為80g ，最終株重從實(shí)驗(yàn)得知為135g，已知株重變化呈Logistic生長，試建立這個(gè)株重增長的模型。17實(shí)驗(yàn)三 可更新資源的管理18實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、意義種群在環(huán)境條件的限制下，數(shù)量變化呈現(xiàn)LOGISTIC增長。從這一角度把握種群的數(shù)量變化，可以更切實(shí)際地了解種群的特征，對我們有效、經(jīng)濟(jì)地利用森漁草原和野生動(dòng)物等寶貴的自然資源有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本實(shí)驗(yàn)要求學(xué)會(huì)計(jì)算最終增長量與增長速度的方法，以及環(huán)境容納量和最大的可永續(xù)收獲速度。19實(shí)驗(yàn)原理20從公式可以看出，種群增長最快是在N=K/2處。收獲處于K/2以上的那部分生物量，可保持種群以最快的速度增長。當(dāng)種群數(shù)量達(dá)K/2時(shí)，種

6、群的最大增長速度此速度也叫最大的可永續(xù)收獲速度。21實(shí)例 及作業(yè)1、某森林木材積蓄1000m3，一年后為1030m3，二年后為1050m3，該森林木材積蓄呈Logistic生長，求可能的最終積蓄量（K）和其積蓄速度。當(dāng)森林木材積蓄量達(dá)到多少時(shí)，具有最大可永續(xù)收獲速度？最大速度是多少。 222、某一最多可以容納10000尾魚的池塘，養(yǎng)殖初期投入1000尾魚，一年測的魚為1300尾，求魚的增長速率（r）？何時(shí)開始收獲具有最大的可持續(xù)效益？最大的收獲速度是多少？23實(shí)驗(yàn)四 資源利用的生態(tài)學(xué)規(guī)律 自有資源的利用規(guī)律 公共資源的利用規(guī)律24自有資源的利用規(guī)律25公共資源的利用規(guī)律在開發(fā)利用的條件下，收獲量等于資源開發(fā)能力與種群數(shù)量的乘積。 S=EN開發(fā)能力與資源上作業(yè)的其它物質(zhì)的量成正比。 E=Q 為比例系數(shù)則： 生產(chǎn)者的收益R=PEN-CE P為單位收獲物價(jià)格 C為單位“開發(fā)能力”成本26 種群數(shù)量變化（ Nh ） Nh =Nr（K-N）/K-EN在生態(tài)平衡時(shí)，有Nh =0，R=0可得： 平衡時(shí)：資源種群數(shù)量N=C/P開發(fā)能力E=（r/K）