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例析种群增长曲线中增长率变化规律  

2010-02-19 20:33:00|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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例析种群增长曲线中增长率变化规律
安徽省铜陵县第一中学   杨京举
 
(注:本文发表于《学习报·教研版》2008年第1554
 
     2002年广东高考理科综合中有这样一道生物题:在一个玻璃容器内,装入一定量的符合小球藻生物的营养液,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,如右图所示:下列4图中能正确表示小球藻种群数量增长率随时间变化趋势的曲线是:例析种群增长曲线中增长率变化规律 - 河边看柳 - 随想随之道---杨京举的BLOG
例析种群增长曲线中增长率变化规律 - 河边看柳 - 随想随之道---杨京举的BLOG
    观点一:处在自然状态下的一个种群,在其早期,由于资源近似于无限,环境压力甚小,在经历调整适应后,种群内部会出现过渡繁殖,种群出生率远大于死亡率,增长率不断上升(K/2之前)。随着种群数量的剧增,食物、空间和其它生活条件变得越来越有限,环境压力也越来越大,种群的出生率会下降,死亡率会增高,增长率转而逐渐下降(K/2之后)。当种群数量增长到环境条件所能承载的最大负荷即K值时,数量不再增加,出生率等于死亡率,增长率为零。答案选D
   观点二:在“S”型曲线中,处于自然状态下的种群的环境资源有限性和环境压力肯定是始终存在的。由于过渡繁殖所带来的种群数量不断增加与空间、食物等资源有限性之间的矛盾而引起的种内斗争必然日益加剧,以该种群为食的捕食者的数量也会增加,这就会使这个种群的出生率降低幅度和死亡率增高幅度越来越大,从而使种群数量的增长率不断下降。当种群数量达到环境条件所允许的最大K值时,种群数量将停止生长。假定种群的增长率随着种群密度的增加而按一定比例下降,种群数量达到K值以后保持相对稳定,那么种群数量增长出现“S”型增长。这其中的增长率应一直下降。所以答案应选C
   上述两种观点究竟谁对谁错呢?让我们来仔细分析一下。
   所谓增长率,是指单位数量的个体在单位时间内新增加的个体数,其计算公式为:(变化后总数-变化前总数)/变化前总数×100=增长率,增长率是一个百分比值。而增长速率则是单位时间内的变化量,其单位是“个/月”或“个/年”等,在种群“J”型和“S”型曲线中反映在曲线上的某点所对应的纵坐标差值与横坐标差值的比值上,即相当于曲线某点的斜率。例如,在“J”型曲线中,增长率被规定为不变的,假定一个种群的个体数量开始为100,在一个月中,变为200,那么,该种群的月增长率为100%,则第一月增长速率为(200-100)个/=100/月;若第二个月任保持100%,则总数变为400,则第二个月增长速率变为(400-200)个/=200/月。增长速率不断上升,正好符合“J”型曲线变化走势。因此,种群数量变化曲线中曲线的走势(即斜率)显然是增长速率,而不是增长率。如此,在“S” 型曲线中:假定一个种群的个体数量开始为100,在一个月中,变为200,那么,该种群的月增长率为100%,增长速率为100/月;若第二个月再增加90%,则总数变为380,增长速率为180/月;若第三个月再增加80%,则总数变为684,增长速率为304/......,此时期的增长速率随增长率下降而呈上升趋势,当增长率下降到一定值时,增长速率达到最大,即K/2时对应的曲线斜率,以后随增长率下降,增长速率也会下降,都为0时而达到最大K值。如:假定一个种群的个体数量在达到K/2时数量为1000个,在随后一个月中,变为1200,那么,该种群的月增长率为20%,增长速率为200/月;若第二个月增长率下降到10%,则总数变为1320,增长速率为120/......,此后时期的增长速率则随增长率下降而下降。在“S”型增长曲线中,曲线斜率所代表的增长速率随增长率的持续下降而先升后降是显而易见的,所以D答案实际是小球藻的增长速率。
    当然,“S”型增长曲线既然是一种现实条件下的种群数量增长曲线,种群迁入一个新环境后,起初的一段时间内就势必有一个对新环境的适应过程,此段时间内,种群的净增长量为0,所以,其增长率和增长速率也一定为0;当种群渡过适应期进入快速增长期时,它具备了一定的初始增长速率,由于种群初始数小,所以此时它也就具备了一个很高的增长率。所以我们说种群数量变化曲线中增长率一直下降实际是从它渡过适应期具备增长率时开始的,忽略了适应期增长率的变化。因此,如果考虑整个变化过程,答案C也是不完全准确的,曲线起点不应该和纵轴相交。
     另外,对于在“J”型曲线中的λ,是指增长倍数,它也不是增长率。例如:假定一个种群的个体数量开始为100,在一个月中变为120,那么λ=1.2,而该种群的月增长率则为20%;若在一个月中变为150,那么λ=1.5,而该种群的月增长率则为50%;若在一个月中变为200, 那么λ=2,而该种群的月增长率则为100%。由此可以看出,增长率 =λ—1。当λ〉1时,种群增长率大于0,种群数量会不断增加;当λ<1时,种群增长率负值,种群数量会不断减少;当λ=1时,种群增长率为0,种群数量不会变化。(原文发布在《安徽省基础教育科研平台》网站)
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