当前课程知识点：生物与环境 > 第七章 种群 > 7.4 环境容量与最大可持续产量 > 环境容量与最大可持续产量
同学们好
前面讲了种群的遗传多样性
这节课我们讲授种群的环境容纳量
和最大可持续产量
这部分内容涉及几个数学模型
观察任何一个动物或植物种群
很容易看到两个现象
第一
种群数量是随环境而变化的
在适宜的环境下
种群密度最高
而在不适宜的环境下
种群密度较低
第二
没有任何一个种群可以无限增长
也就是说
种群达到一定密度后
就会因某些限制因素的作用而停止增长
早在1900年以前
一些学者
如马尔萨斯和达尔文
就已经意识到种群不能无限制地增长
并指出过许多限制种群增长的因素
但是直到20世纪
科学家们才开始将数学模型引入
对这些事实进行认真的科学分析
首先研究这一问题的是昆虫学家们
因为他们经常需要研究
各种昆虫的数量动态
以便做出预测
为了更好地理解种群的增长
科学家们做了一些假设
以方便建立数学模型
比如
假设某个种群是在封闭的系统中生活的
那么种群的变化
就是由出生率和死亡率决定的
如果死亡率或出生率是和种群密度有关的
则这个种群的数量动态是受密度制约的
如果死亡率或出生率
不随种群密度而改变
则种群动态是非密度制约的
二十世纪八十年代
生态学家们
在密度制约因素和非密度制约因素
对种群影响的相对重要性问题上
存在很大的意见分歧
例如
昆虫种群生态学家
大都强调非密度制约因素的作用
而脊椎动物种群生态学家
则更重视密度制约因素的作用
现在
则更多的生态学家都基本认同
只有通过密度制约因素
和非密度制约因素的相互作用
才能决定生物的数量
如果在特定的情况下
种群的增长不受资源限制
种群的数目将以指数方式增长
不受种群自身密度变化影响
在自然界
环境总是有限的
所以大多数种群的
“J”形生长都是暂时的
一般仅发生在早期密度很低
资源丰富的阶段
随着密度增大
资源缺乏
种群增长受到影响
最终呈现的增长曲线为“S”形
“S”形增长对应的数学方程
就是生态学发展历史上
著名的逻辑斯蒂方程
在数学上
为了构建这种
与密度有关的种群连续增长模型
假定了两个条件
第一
有一个环境容纳量K
当种群数量达到环境容纳量时
种群为零增长
第二
种群的增长率
随密度上升而降低的变化是按比例的
每增加一个个体
就产生K分之一的抑制影响
也就是说
假设某一空间仅能容纳K个个体
每一个体利用了K分之一的空间
N个个体就利用了K分之N空间
逻辑斯蒂曲线常可划分为5个时期
第一开始期
也可称为潜伏期
种群个体数很少
密度增长缓慢
第二
加速期
随个体数增加
密度增长逐渐加快
第三
转折期
当个体数达到饱和密度一半时
即二分之K时
密度增长最快
第四
减速期
个体数超过二分之K后
密度增长逐渐变缓
第五
饱和期
种群数量达到K而饱和
几千年来
人类一直在有意无意地对野生动植物种群
进行开发和利用
有些种群能够承受和消除
人类开发利用所造成的影响
有些种群则不能
结果常使种群数量急剧减少
甚至处于灭绝的边缘
直到18世纪后期
人类还没有作出任何努力
对自己利用的种群进行科学管理
以确保其产量的持续和稳定
在渔业上
当时受商业利益的波动
渔获量也平行波动
因此有人认为
捕鱼对鱼类的繁殖没有影响
而另一些人则认为有影响
第一次世界大战
在一定程度上回答了这一问题
因为在战争期间
北海的捕鱼作业完全中止了
战争结束后
渔民的渔获量得到了稳定增长
那么
如果想让收获量保持长期稳定
而又不会使种群数量下降
渔民该捕获多少鱼呢
科学家们经过研究
得出了一种理论上预测
最大持续产量的方法
根据种群增长的逻辑斯蒂方程得知
在中等种群密度下
种群增加量最大
位于S曲线的拐点处
也就是
种群数量达到环境容纳量一半的时候
经过数学计算
我们知道
只要了解
某一种群的环境容纳量K
和种群的瞬时增长率r
这两个参数的值
就能从理论上得到最大持续产量
和提供保持该产量的种群数量
计算最大持续产量有以下几个限制
第一
需要假设一个恒定不变的种群增长环境
和补充量曲线
第二
忽略种群的年龄结构
不考虑存活率和繁殖力随年龄的变化
第三
用于估测补充量曲线的种群数据
通常不准确
导致在生产实践中
计算出的最大持续产量有较大的偏差
除了最大持续产量外
还有最适持续产量
后者考虑的因素更多
既考虑生物因素又考虑社会因素
它比最大持续产量保守得多
它所获取的产量总是比最大持续产量少
但由于社会等原因
在具体获取的时候往往会将
最适量提高
无论用怎样的模型进行种群管理
通常需要对该种群
进行详细的研究和评估
如生物学特性
和生活史对策
以便尽可能科学地制定管理方案
达到可持续利用
好了
这节课我们就上到这里
同学们再见
-绪论
-第一章测试题 绪论
-2.1 环境因子和生态因子
-2.2 生态因子作用的方式与特点
-2.3 生态因子的作用规律
-第二章测试题 环境因子对生物的影响
-3.1 水对生物的影响
--动物的水分平衡
-3.2 温度对生物的影响
-3.3 光对生物的影响
-第四节 土壤大气火对生物的影响
--火的生态作用
-第三章测试题 环境因子对生物的影响
-4.1 适应的基本概念
-4.2 生物适应的基本策略与形式
-4.3 生活史适应与生活史对策
-第四章测试题 生物对环境的适应
-5.1 盖亚假说
--盖亚假说
-5.2 生物对环境的改造
--生物对环境的改造
-5.3 生态系统的服务功能
-第五章测试题 生物对环境的影响
-6.1 植物的种内关系
--植物的种内关系
-6.2 动物的领域和社会等级
-6.3 竞争与生态位分化
--竞争
-6.4 捕食
--捕食
-6.5 广义捕食
--广义捕食
-第6章测试题 生物对生物的影响
-7.1 种群的基本特征
--种群的基本特征
-7.2 种群的数量变化
--种群数量变化
-7.3 种群濒危
--种群濒危
-7.4 环境容量与最大可持续产量
-第七章测试题 种群
-8.1 群落概念与基本特征
-8.2 群落结构
--群落结构
-8.3 群落演替与生态恢复
-8.4 主要群落类型与分布
-8.5 生物多样性
--生物多样性
-第八章测试题 群落
-9.1 生态系统的结构
--生态系统的结构
-9.2 生态系统的功能
--生态系统的功能
-9.3 生态系统的稳定与平衡
-9.4 地球生态系统的可持续性
-第九章测试题 生态系统
-10.1 生物进化
--生物进化
-10.2 进化动力
--生物进化的动力
-10.3 生态分化与物种形成
-10.4 种群的瓶颈与建立者效应
-10.5 协同进化
--协同进化
-第十章测试题
-11.1 人类世与新态生态系统
-11.2 大气二氧化碳升高与生态系统响应
-11.3 人类世与生物的新机会
-第十一章测试题 人类世对生物的影响
