基础生态学实验Lotka-Volterra捕食者-猎物模型模拟

基础生态学实验Lotka-Volterra捕食模型仿真实验原理DN/dt=r1N-C1NP食物人口动态DP/dt=-r2N C2NP捕食者人口动态n:猎物的密度R1:食物人口的增长率C1:捕食者发现和攻击食物的效率，即每个捕食者平均捕食食物的常数p:捕食者密度-r2:没有食物时捕食者的死亡率C2:捕食者利用猎物变成更多捕食者的捕食常数实验目的掌握了Lotka-Volterra捕食模型的生态意义和各参数的意义，通过模拟捕食对象和被捕食对象数量的变化，扩大了对模型的理解。实验仪器1，电脑2、模拟执行软件3，人口生物学模拟软件包(Populus)，5.5版，美国明尼苏达大学实验阶段设定初始值，然后保持N0，P0不变，分别变更D2，g，R1，c的大小(如下表所示)，并观察每个数据集上捕食者食饵模型的两个人口密度变化，然后与对照组进行比较。实验数据设置记录表组N0P0D2gR1c对照组50600.20.250.60.015实验组150600.30.250.60.015实验组250600.20.100.60.015实验组350600.20.250.80.015实验组450600.20.250.60.025实验组550600.20.250.60实验结果和分析第I部分研究捕食者-食饵模型中两个种群的密度变化与捕食者死亡率(d)的关系图1.1对照组捕食者-食饵模型人口密度随时间的变化(d=0.2)图1.2实验组1捕食者-食饵模型的人口密度随时间变化的图(d=0.3)图1.3对照组捕食模型种群密度图(d=0.2)图1.4实验组1捕食模型种群密度图(d=0.3)表1研究了人口密度变化和d的关系实验数据记录表。组D2捕食者密度p波动区间猎物密度n波动间隔食物增加到0时的p值当捕食者增长到0时，n值对照组0.225-6020-1104054实验组10.320-6030-1604060从上图中可以看出。捕食者死亡率d的增加对猎物群体密度变化的影响反而大于捕食者群体密度的变化。d减少表明，食物的人口密度显着增加，两者的人口密度变化周期延长。因为捕食者死亡率d直接影响捕食者密度，从而减少猎物群体密度，增加猎物群体密度，同时也有利于捕食者繁殖，捕食者个体数量增加。摘要由于多方面的作用，猎物群体密度显著增加，而捕食者群体密度基本不变。第二部分研究捕食模型中两个种群密度变化与转换常数(g)的关系图2.1对照组捕食模型的人口密度随时间变化(g=0.25)图2.2实验组2捕食者-食饵模型的人口密度随时间变化的图(g=0.1)图2.3对照组捕食模型种群密度图(g=0.25)图2.4实验组2捕食模型种群密度图(g=0.1)表2研究了人口密度变化与g关系的实验数据记录表组g捕食者密度p波动区间猎物密度n波动间隔食物增加到0时的p值当捕食者增长到0时，n值对照组0.2525-6020-1104054实验组20.1010-5530-35040135从上图中可以看出。转基因常数g增长对捕食者人口密度变化的影响反而大于捕食者人口密度的变化。如果g减少，则表明食物的人口密度显着增加，波动大，两者的人口密度变化周期都延长。因为如果捕食者-食饵效率恒定，变异常数g就会减少，捕食者-食饵密度减少，猎物的个体数量增加。总结一下，由于多方面的作用，猎物群体密度显着增加，而捕食者群体密度稍小。研究Part 捕食模型中两个种群密度变化与食饵增长率(r)的关系图3.1对照组捕食模型的人口密度随时间变化的图表(r=0.6)图3.2实验组2捕食者-食饵模型的人口密度随时间变化的图(r=0.8)图3.3对照组捕食模型人口密度图(r=0.6)图3.4实验组2捕食模型种群密度图(r=0.8)表3人口密度变化与r的关系实验数据记录表研究组r捕食者密度p波动区间猎物密度n波动间隔食物增加到0时的p值当捕食者增长到0时，n值对照组0.625-6020-1104054实验组30.848-6040-685454从上图中可以看出。食饵增长率r的增长影响食饵、捕食者人口密度的变化。r增加时，猎物的人口密度增大波谷值，波峰减小。捕食者密度波谷值增加，波峰基本不变。这是因为猎物的增长率r直接影响了猎物的密度，从而增加了猎物的人口密度，增加了对捕食者的繁殖也有利，捕食者的个体数量增加了。捕食者的增加抑制了猎物的增加。摘要由于多方面的作用，猎物人口密度波谷值增大，波峰减小；捕食者密度波谷值增加，波峰基本不变。Part 研究捕食模型中两个种群的密度变化与捕食效率(c)的关系图4.1对照组捕食者-食饵模型人口密度随时间的变化(c=0.015)图4.2实验组2捕食者-食饵模型的人口密度随时间变化(c=0.025)图4.3对照组捕食模型人口密度图(c=0.015)图4.4实验组2捕食模型种群密度图(c=0.025)图4.5实验组5捕食者-食饵模型的人口密度随时间变化的图(c=0)表4人口密度变化与c的关系实验数据记录表研究组c捕食者密度p波动区间猎物密度n波动间隔食物增加到0时的p值当捕食者增长到0时，n值对照组0.01525-6020-1104054实验组40.0255-603 - 1702540实验组500j型增长从上图中可以看出。捕食者效率c的增长影响着猎物、捕食者人口密度的变化。可以看到，随着c的增加，人口密度的变化大大增加。如果捕食者效率c为零，则猎物没有天敌，资源环境无限，因此j型增长，捕食者因没有食物而灭绝。因为捕食者效率c越高，猎物越少，捕食者越多，猎物的增加就受到抑制。使人口密度波动更大。实验结论捕食者-食饵模型的说明：起初，捕食者数量多，猎物充足，短时间内增长明显，变成了大幅度，但随着捕食者数量的增加，成为捕食者猎物的概率也急剧下降。随着猎物的减少，捕食者的生存环境变坏，个人的生存受到威胁，群体的发展受到限制，最终个体数量的减少，捕食者的减少改善了捕食者的生存环境，改善了捕食者的生存状