【生态学】 2.1 种群分布与参数


参考资料:尚玉昌《普通生态学(第三版)》

种群分布型

三种分布

种群分布有三种常见分布:随机分布、均匀分布、集体分布

  • 随机分布极为罕见,只有环境均一,资源全年分配,成员间不发生任何作用才可能出现
  • 均匀分布由种内竞争,领域现象致使,干燥地区的自毒现象也可引发(自泌物对同种实生苗有害)
  • 集群分布最常见,最实际

空间分布指数

  • 定义式:\(I=\frac{S^2}{\bar{x}}\)
  • 我们认为,当 \(I<1\) 为均匀分布,当 \(I=1\) 为随机分布,当 \(I>1\) 为集群分布

随机分布样方中个体数量的随机性

  • 随机分布中样方的个体数量显然是不连续的随机变量,服从于泊松分布,那么我们容易得到随机分布中以下公式:
  • \(p_\tau(含x个个体) =\frac{\bar{x}^xe^{-\bar{x}}}{x!}\)
  • 通过 \(\chi^2\) 检验,理论值与观测值差异在0.99左右,该公式可靠

相邻个体最小距离检验分布型

  • 为了避免样方大小选择带来的误差,可以采用该方法
  • 该方法的前提是:可以精准测量种群密度(\(N\))和相邻个体间的最小距离(\(d_i\)
  • 计算观测值 \(\bar{d}=\frac{\sum d_i}{n}\)
  • 计算理论值 \(d=\frac{1}{2N^\frac{1}{2}}\) (可由统计学分布相关推出)
  • \(J=\frac{\bar{d}}{d}\) ,我们认为,当 \(J<1\) 为集群分布,当 \(J=1\) 为随机分布,当 \(J>1\) 为均匀分布

种群统计学参数

  • 种群密度
  • 初级种群参数:出生率,死亡率,迁入,迁出
  • 次级种群参数:性比,年龄结构,种群增长率

生命表内容

一些参数

  • 保险公司如何让你乖乖买下保险(
  • \(x\):年龄,年龄组成或发育阶段
  • \(n_x\):本阶段存活个体数
  • \(d_x\):本阶段死亡个体数
  • \(l_x\)\(\frac{n_x}{n_1}\)
  • \(q_x\)\(\frac{d_x}{n_x}\)
  • \(L_x\)\(\frac{n_x+n_{x+1}}{2}\)
  • \(T_x\)\(\sum_{x}^{\infty }L_x\)
  • \(e_x\)\(\frac{T_x}{n_x}\)

静态与动态生命表

  • 静态生命表:年龄组特定时间取样,适用于世代重叠
  • 动态生命表:时间上具有连续性,适用于世代不重叠,多变态
  • 动态混合:动物不同时出生

图解式生命表

  • 图解式生命表更加直观,可以写出种群增长基本方程,不做详解

生命表分析

存活曲线

  • 凹曲线:早期死亡率奇高,到一定年龄后死亡率比较低(树蛙,牡蛎)
  • 直线,各年龄段死亡率基本相同(水螅)
  • 凸曲线:早期死亡率极低,到达一定生理年龄时短期内几乎全部死亡

死亡率曲线

特定年龄生育力(\(m_x\))和净生殖率(\(R_0\)

  • \(m_x\)\(x\) 年龄组平均每个个体产仔数
  • 世代重叠:\(R_0=\sum_{x=0}^{n}l_xm_x\)
  • 世代不重叠:\(R_0=\frac{N_{i+1}}{N_i}\)

世代重叠的世代历期

  • \(T\approx\frac{\sum_{x=0}^{n}xl_xm_x}{\sum_{x=0}^{n}l_xm_x}\approx\frac{\sum_{x=0}^{n}xl_xm_x}{R_0}\)

内禀增长能力\(r_m\)

  • 用以反映各种生物具有的为遗传特征所决定的潜在增长能力(对于本块内容,此处仅给出简单的概念及定义,具体在种群增长中会进一步讨论)
  • 标准方程(Euler方程):\(\sum_{x=0}^{\infty}e^{-r_mx}l_xm_x=1\)
  • 以下给出Euler方程的推导:

\[N_t=N_0R_0 ;R_0=\sum_{x=0}^{\infty}l_xm_x \]

\[\Rightarrow N_t=\sum_{x=0}^{\infty}N_0l_xm_x \]

两边同除 \(N_t\),同时又有:

\[\frac{N_0}{N_t}=\frac{1}{e^{r_mx}} \]

\[\Rightarrow \sum_{x=0}^{\infty}e^{-r_mx}l_xm_x=1 \]

  • 近似式:\(r_m=\frac{\ln R_0}{T}\)
  • 以下给出近似式的推导:

\[\frac{dN}{dt}=r_mN \]

\[\Rightarrow \frac{N_t}{N_0}=e^{r_mT} \]

\[\Rightarrow r_m=\frac{\ln R_0}{T} \]

  • \(r_m\)的本质是一种最大瞬时增长率,单位是 \(d^{-1}\) ,因而其也可转化为周限增长率 $\lambda \( \)\lambda =e^{r_m}$

生殖值\(V_x\)

  • 是衡量个体对未来种群发展贡献的尺度,是指某一特定年龄个体未来产仔数的期望值
  • \(V_x=\frac{1}{l_x}\sum_{y=x}^{n}l_ym_y\)
  • 不同净生殖率种群之间比较,相对生殖值:\(V'_x=\frac{V_x}{V_0}\)

估算种群大小与年龄结构

生命方程与关键因素分析


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