1、第一節(jié)生物群落的基本單位人口人口特征描述人口密度人口密度是指每單位面積或體積的個體數(shù)量。人口密度不同于“密度”。前者是個體的數(shù)量，而后者是比例。人口密度是人口最基本的數(shù)量特征。農(nóng)林害蟲的預(yù)測和漁業(yè)捕撈強(qiáng)度的確定都需要調(diào)查種群密度。在自然狀態(tài)下，一個種群的種群密度往往波動很大，但不是無限的。出生率、死亡率、移民率都對人口密度有影響。人口規(guī)模有上限和下限。種群密度的上限由種群所處生態(tài)系統(tǒng)的能量流決定，而下限則難以確定。生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)調(diào)整可以將優(yōu)勢生物的種群密度保持在有限的范圍內(nèi)。人口密度的統(tǒng)計和估計方法人口密度在生產(chǎn)和生活中起著重要的作用。這里有兩種常用的統(tǒng)計和估計方法。在評估時，“同等可能性”是

2、關(guān)鍵，而人的因素不能被納入。常用取樣方法抽樣方法取樣法適用于調(diào)查流動性較弱的動植物，如跳蟲和蝸牛。操作過程如下：在調(diào)查范圍內(nèi)，隨機(jī)選取幾個完全相等的樣方，統(tǒng)計每個樣方的個體數(shù)量，計算每個樣方的種群密度，然后計算所有樣方的種群密度平均值，并將此值作為調(diào)查種群的種群密度估計值。常用的抽樣方法有“等距抽樣法”、“五點抽樣法”、“Z形抽樣法”等。標(biāo)記重捕法標(biāo)記再捕獲適用于活動能力強(qiáng)的動物，如田鼠、鳥類和魚類。操作過程是：在被調(diào)查人群的活動范圍內(nèi)，捕獲一些個體，標(biāo)記它們，把它們放回原來的環(huán)境，一段時間后在同一地點再捕獲它們。估算公式為：種群密度/標(biāo)記個體數(shù)=再捕獲數(shù)/再捕獲中標(biāo)記個體數(shù)通過這種估計方法獲

3、得的估計值往往太大，因為許多動物在被捕獲一次后更難捕獲，這導(dǎo)致在再捕獲中標(biāo)記的個體數(shù)量很少。做標(biāo)記時也要注意，所用的標(biāo)志應(yīng)該小而輕，不能影響生物行為；此外，你不應(yīng)該使用太顯眼的顏色(如紅色)，否則會使生物更容易捕食天敵，這將影響估計的準(zhǔn)確性。出生率和死亡率出生率是指人口中新生個體在特定時間內(nèi)占現(xiàn)有個體總數(shù)的比例；死亡率是特定時間內(nèi)人口中死亡人數(shù)與現(xiàn)存總?cè)藬?shù)的比率。在自然狀態(tài)下，出生率和死亡率決定了人口密度的變化。出生率高于死亡率，人口密度增加，其他條件都一樣。移民率和移民率許多生物種群進(jìn)進(jìn)出出，大量個體的遷移或遷出將對種群密度產(chǎn)生重大影響。對于某一特定人口，單位時間內(nèi)移入或移出人口的人數(shù)與人口

4、中的總?cè)藬?shù)之比分別成為移民率和移民率。在現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的城市人口研究中，移民率起著重要的作用。男女人口比例性別比率是指人口中男性和女性個體的數(shù)量比率。在自然界中，不同人群的正常性別比例有很大的不同，而且性別比例對人群數(shù)量有一定的影響。例如，使用性引誘劑誘捕并殺死大量雄性個體將使許多雌性害蟲無法完成交配，導(dǎo)致種群密度下降。年齡分布人口的年齡結(jié)構(gòu)是指年輕個體(生殖前期)、成年個體(生殖期)和老年個體(生殖后期)的數(shù)量。分析人口的年齡結(jié)構(gòu)可以間接地決定人口的發(fā)展趨勢。年齡結(jié)構(gòu)，生長型(甲)，穩(wěn)定型(乙)生長類型在不斷增長的人口中，老年人的數(shù)量老化類型人口老齡化在瀕危物種中更為常見。這一人口中的年輕人數(shù)量

5、少，老年人數(shù)量多，死亡率高于出生率。這種情況經(jīng)常導(dǎo)致惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致種群滅絕。然而，它并不排除一些從根本上扭轉(zhuǎn)發(fā)展趨勢的情況，如生活環(huán)境的突然改善，大量新的個體遷入或人工繁殖。立體圖構(gòu)成人口的個體在其空間中的位置、狀態(tài)或布局被稱為人口的空間模式。人口的空間格局大致可分為三類：制服類型(制服)均勻分布是指人口在空間一定距離上均勻分布所產(chǎn)生的空間格局。根本原因在于種內(nèi)斗爭和資源最大化利用之間的平衡。許多種群的均勻分布是人為造成的，例如，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中水稻的均勻分布。自然界中也有均勻分布，例如，森林中一些樹木的均勻分布。隨機(jī)類型(隨機(jī))隨機(jī)分布意味著每個個體在種群場中的每個點都有均等的機(jī)會出現(xiàn)，一

6、個個體的存在不影響其他個體的分布。隨機(jī)分布是罕見的，因為當(dāng)環(huán)境資源均勻分布且種群中的個體不相互吸引或排斥時，很容易產(chǎn)生隨機(jī)分布。例如，一些蜘蛛在森林地面覆蓋，黃粉蟲在面粉，等等。結(jié)塊(結(jié)塊)群體分布是最常見的內(nèi)部分布模式。集群分布形成的原因是：(1)環(huán)境資源分布不均，貧富不均；植物傳播種子的方式使其以母株為擴(kuò)散中心；(3)動物的社會行為使它們組合成群體。群體分布根據(jù)群體本身的分布狀況可進(jìn)一步分為均勻群體、隨機(jī)群體和群體群體，后者具有兩級群體分布。動態(tài)變化數(shù)學(xué)模型一些簡單而典型的人口動態(tài)變化可以用數(shù)學(xué)模型來衡量，有兩種常見的模型指數(shù)增長(J曲線)指數(shù)增長模型的作者是著名的人口學(xué)家T .梅特胡斯，

7、他認(rèn)為人口增長不是簡單的加性關(guān)系，而是多重增長；后來，生物學(xué)家C.R .達(dá)爾文通過對大象種群的研究再次確認(rèn)了這種增長模式。這個客觀增長模型表明，所有種群都具有爆炸式增長能力。指數(shù)增長的函數(shù)是指數(shù)方程，變量是時間t，常數(shù)是人口密度增長的倍數(shù)。這種增長模式?jīng)]有上限，完全指數(shù)增長只存在于沒有天敵、絕對有足夠的食物和空間(因此沒有種內(nèi)競爭)的理想情況下。在現(xiàn)實生活中，當(dāng)新接種的細(xì)菌、入侵生物(如鳳眼蓮)和藍(lán)藻在培養(yǎng)皿中爆發(fā)時，種群將在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)呈指數(shù)增長，然后趨于穩(wěn)定或大量死亡。物流增長(S型曲線)主要項目：物流增長模型指數(shù)增長是一種理想的情況。經(jīng)過一段時間的指數(shù)增長后，許多生物的數(shù)量將保持穩(wěn)

8、定，這可以用另一個數(shù)學(xué)模型來描述。試驗結(jié)果例如：俄羅斯生態(tài)學(xué)家高斯曾經(jīng)做過一個實驗，將5只草履蟲放入0.5毫升的培養(yǎng)基中，每24小時計算一次這個種群的密度。結(jié)果顯示在右圖中。從圖中可以看出，草履蟲快速生長后，穩(wěn)定在75 (k值)。邏輯斯蒂增長模型能更好地指導(dǎo)人工種群調(diào)節(jié)。環(huán)境容量(承載能力)邏輯上增長的人口數(shù)量有一個上限，這就是所謂的環(huán)境容量。簡而言之，“K值”代表環(huán)境中人口的最大承載能力或環(huán)境中人口的最大數(shù)量。當(dāng)種群密度為K/2時，種群的增長速度最快，可以引導(dǎo)經(jīng)濟(jì)生物的聚集，使種群密度始終保持在K/2的范圍內(nèi)，并聚集“多余的”，可以保持經(jīng)濟(jì)生物的最快增長。自然增長和衰退在自然界中，人口的數(shù)量

9、變化不僅是增加或減少，也不是必須的一般來說，對于具有季節(jié)性繁殖的物種，最大種群密度通常在一年中最后一次繁殖后下降，然后繁殖停止，因此種群密度下降，因為它只死亡，沒有繁殖。這種下降一直持續(xù)到下一個繁殖季節(jié)開始，這時種群數(shù)量最少，導(dǎo)致季節(jié)變化。在歐亞大陸的寒冷地區(qū)，許多小型鳥類和動物通常在冬天停止繁殖，它們的數(shù)量在春天開始繁殖之前是最少的。自春季開始繁殖以來，種群數(shù)量一直在增加，到秋季因寒冷而停止繁殖前一年，種群數(shù)量達(dá)到高峰。大型動物，如獾和旱獺，每年只繁殖一次，在春天繁殖，數(shù)量在分娩后達(dá)到高峰，然后由于死亡而逐漸減少。當(dāng)調(diào)查人口密度隨季節(jié)變化的人口時，通常要做兩次。年度變化在相對穩(wěn)定的環(huán)境條件下

10、，種子植物和大型脊椎動物的種群密度在很長一段時間內(nèi)呈周期性變化。如楊樹、柳樹等普通樹木每年開花結(jié)果一次，種子數(shù)量相對穩(wěn)定；另一個例子是大型有蹄類動物，一般每年產(chǎn)1 2只幼獸，它們的數(shù)量相對穩(wěn)定。36年來加拿大盤羊種群數(shù)量變化的最高與最低之比僅為4.5倍。然而，在20多年的美國馬鹿冬季數(shù)量統(tǒng)計中，最高數(shù)量與最低數(shù)量之比僅為1.8倍。不規(guī)則波動還有一些種類的動物，它們的數(shù)量波動劇烈，但不是周期性的，最著名的是老鼠。它生活在房屋、農(nóng)田和打谷場。根據(jù)中國科學(xué)院16年的統(tǒng)計，其年平均捕獲率在0.10-17.57之間波動，即最高-最低比率是數(shù)百倍。另一個例子是勃蘭特田鼠，它也有不規(guī)則的數(shù)量變化。在數(shù)量最少的年份，平均每公頃