生态学实验教程ppt课件_1

实验教程实验教程 2007年年 实验一实验一 n 种群指数消长种群指数消长 一、实验目的、意义一、实验目的、意义 n 生态系统是由生命系统和环境系统通过复杂的相互关系生态系统是由生命系统和环境系统通过复杂的相互关系 而组成的，而生命系统是其核心。而组成的，而生命系统是其核心。 n 生命系统是生态系统中植物群落、动物群落、微生物群生命系统是生态系统中植物群落、动物群落、微生物群 落的综合体。落的综合体。 n 群落又是各种种群的综合体，群落的特征、变化特点及群落又是各种种群的综合体，群落的特征、变化特点及 规律都直接影响着群落的生存和发展，而群落的种群组规律都直接影响着群落的生存和发展，而群落的种群组 成特点、结构及变化规律又直接影响物质循环和能量转成特点、结构及变化规律又直接影响物质循环和能量转 化的进行，最终影响生态系统的生产力。化的进行，最终影响生态系统的生产力。 n 所以，了解种群数量变化的规律及其计算方法，对与今所以，了解种群数量变化的规律及其计算方法，对与今 后更好地分析研究生态系统是非常必要的。后更好地分析研究生态系统是非常必要的。 二、实验原理二、实验原理 n 在无限制生长的条件下，种群中平均每个个在无限制生长的条件下，种群中平均每个个 体增殖速度不随时间而发生变化。体增殖速度不随时间而发生变化。 当当 t 0时，有时，有 即为指数生长模型：即为指数生长模型： Nt推导过程推导过程 当 t=0时，有 N=N0，则 N0=Ec,代入得： R推导推导 三、应用实例三、应用实例 1、种群增长模型：人口的增长；昆虫、鱼群的数、种群增长模型：人口的增长；昆虫、鱼群的数 量增长；森林生物量的累积；资金的积累等均可量增长；森林生物量的累积；资金的积累等均可 用指数增长模型来研究。用指数增长模型来研究。 如；如； 1949年我国人口年我国人口 5.41亿，按亿，按 1.9%不变年不变年 增长率，我们增长率，我们 1980年应有多少人口？年应有多少人口？ N1980=N1949e0.01931=9.75亿亿 若从若从 1980年起，人口增长率降到年起，人口增长率降到 1%，到，到 2000年我国人口总数即为年我国人口总数即为 N2000=N1980e0.0120=11.91亿 亿 2、指数衰弱模型：残落物在分解条件稳定时的分解；、指数衰弱模型：残落物在分解条件稳定时的分解； 示踪放射性元素的衰变等。示踪放射性元素的衰变等。 如：一个残落物袋中原放有如：一个残落物袋中原放有 100g小麦秆，小麦秆， 50天后天后 剩下剩下 25g，试求残落物分解率是多少？，试求残落物分解率是多少？ 四、作业四、作业 n 1、 1980年某县农业总产值为年某县农业总产值为 3500万元万元 ，已知在原生产结构条件下，农业产值，已知在原生产结构条件下，农业产值 年增长率为年增长率为 2.7%，若通过适当调整产，若通过适当调整产 业比例，年增长率可提高到业比例，年增长率可提高到 3.1%，试，试 预测调节布局与否该县在预测调节布局与否该县在 2000年农业的年农业的 产值和相差百分比。产值和相差百分比。 n 2、为检验森林落叶在、为检验森林落叶在 5cm土层中的分解速度，土层中的分解速度， 设计了一个试验，先测定每个残落物袋的落叶设计了一个试验，先测定每个残落物袋的落叶 原重，再置于原重，再置于 5cm土层中，土层中， 50天后测定剩重如天后测定剩重如 下表，试计算落叶平均分解速度。下表，试计算落叶平均分解速度。 原重原重 20.3 20.4 20.2 20.0 21.0 剩重剩重 17.3 16.8 15.9 16.5 17.1 实验二实验二 逻辑斯蒂生长模型逻辑斯蒂生长模型 一、实验目的、意义一、实验目的、意义 n 生态系统是由生命系统和环境系统组成的。生态系统是由生命系统和环境系统组成的。 n 种群的生长必然要受到环境条件的限制，在有限的环境种群的生长必然要受到环境条件的限制，在有限的环境 资源条件下，能够达到的最大的种群密度叫环境容纳量资源条件下，能够达到的最大的种群密度叫环境容纳量 n 种群生长呈现阻滞增长成为种群生长呈现阻滞增长成为 S型增长，可用逻辑斯蒂方型增长，可用逻辑斯蒂方 程表示。程表示。 n 从这一角度把握种群的数量变化，可以更切实际地了解从这一角度把握种群的数量变化，可以更切实际地了解 种群的特征，对我们有效、经济地利用森渔草原和野生种群的特征，对我们有效、经济地利用森渔草原和野生 动物等宝贵的自然资源有十分重要的现实意义。动物等宝贵的自然资源有十分重要的现实意义。 二、实验原理二、实验原理 n 种群在生长开始阶段与指数增长很接近，然种群在生长开始阶段与指数增长很接近，然 而随着种群数量的增加，增长速度逐渐减慢而随着种群数量的增加，增长速度逐渐减慢 ，种群总量趋近于环境容纳量，呈，种群总量趋近于环境容纳量，呈 S型增长曲型增长曲 线线 n 在指数增长模型的基础上，增加一个在指数增长模型的基础上，增加一个 因因 子，叫做环境阻力。子，叫做环境阻力。 n 逻辑斯蒂生长模型：逻辑斯蒂生长模型： Nt推导推导 当 t=0时，有 N=N0，则 N0=ec,代入得： R推导推导 三、作业三、作业 1、水稻栽培试验中，已知在第、水稻栽培试验中，已知在第 20天的平均株重天的平均株重 为为 30g，第，第 40天的平均株重为天的平均株重为 80g ，最终株重，最终株重 从实验得知为从实验得知为 135g，已知株重变化呈，已知株重变化呈 Logistic 生长，试建立这个株重增长的模型。生长，试建立这个株重增长的模型。 实验三实验三 可更新资源的管理可更新资源的管理 实验目的、意义实验目的、意义 n 种群在环境条件的限制下，数量变化呈现种群在环境条件的限制下，数量变化呈现 LOGISTIC增长。增长。 n 从这一角度把握种群的数量变化，可以更切从这一角度把握种群的数量变化，可以更切 实际地了解种群的特征，对我们有效、经济实际地了解种群的特征，对我们有效、经济 地利用森渔草原和野生动物等宝贵的自然资地利用森渔草原和野生动物等宝贵的自然资 源有十分重要的现实意义。源有十分重要的现实意义。 n 本实验要求学会计算最终增长量与增长速度本实验要求学会计算最终增长量与增长速度 的方法，以及环境容纳量和最大的可永续收的方法，以及环境容纳量和最大的可永续收 获速度。获速度。 实验原理实验原理 n 从公式可以看出，种群增长最快是在从公式可以看出，种群增长最快是在 N=K/2处。处。 n 收获处于收获处于 K/2以上的那部分生物量，可保持种群以最以上的那部分生物量，可保持种群以最 快的速度增长。快的速度增长。 n 当种群数量达当种群数量达 K/2时，种群的最大增长速度时，种群的最大增长速度 n 此速度也叫最大的可永续收获速度。此速度也叫最大的可永续收获速度。 实例实例 及作业及作业 n 1、某森林木材积蓄、某森林木材积蓄 1000m3，一年后为，一年后为 1030m3， 二年后为二年后为 1050m3，该森林木，该森林木 材积蓄呈材积蓄呈 Logistic生长，求可能的最终生长，求可能的最终 积蓄量（积蓄量（ K）和其积蓄速度。当森林木）和其积蓄速度。当森林木 材积蓄量达到多少时，具有最大可永续材积蓄量达到多少时，具有最大可永续 收获速度？最大速度是多少。收获速度？最大速度是多少。 2、某一最多可以容纳、某一最多可以容纳 10000尾鱼的池塘尾鱼的池塘 ，养殖初期投入，养殖初期投入 1000尾鱼，一年测的鱼尾鱼，一年测的鱼 为为 1300尾，求鱼的增长速率（尾，求鱼的增长速率（ r）？何）？何 时开始收获具有最大的可持续效益？最时开始收获具有最大的可持续效益？最 大的收获速度是多少？大的收获速度是多少？ 实验四实验四 资源利用的生态学规律资源利用的生态学规律 n 自有资源的利用规律自有资源的利用规律 n 公共资源的利用规律公共资源的利用规律 自有资源的利用规律自有资源的利用规律 公共资源的利用规律公共资源的利用规律 在开发利用的条件下，收获量等于资源开发能在开发利用的条件下，收获量等于资源开发能 力与种群数量的乘积。力与种群数量的乘积。 S=EN 开发能力与资源上作业的其它物质的量成正比开发能力与资源上作业的其它物质的量成正比 。 E=Q 为比例系数为比例系数 则：则： 生产者的收益生产者的收益 R=PEN-CE P为单位收获物价格为单位收获物价格 C为单位为单位 “开发能力开发能力 ”成本成本 种群数量变化（种群数量变化（ Nh ） Nh =Nr（ K-N） /K-EN 在生态平衡时，有在生态平衡时，有 Nh =0， R=0 可得：可得： 平衡时：平衡