种群生态学

测量种群大小

对于植物或移动缓慢的生物，生态学家使用样方取样法：把一个面积已知的方形框架随机放置在生境中的若干地点，计数每个样方内的生物数量，再将平均数按比例放大，估算整个区域的总种群数量。

对于能移动的动物，则改用标记，释放，重捕法。先捕捉一批样本，以无害方式做标记后放回，待足够时间让标记个体重新混入种群后，再进行第二次捕捉，并根据其中带标记个体所占的比例，估算总种群大小。

估算出总种群大小后，生态学家常把它换算成种群密度，即每单位面积或体积内的个体数，计算方法是把种群大小除以取样的面积或体积。比较不同生境之间、或一年中不同时间的密度，可以揭示种群变得更拥挤还是更稀疏，而不受所研究面积大小的影响。

把每个样方放置在真正随机的位置，例如用叠在生境网格地图上的随机数表生成坐标，十分重要，否则样本会偏向那些恰好看起来种群较密或较疏的地块。

改变种群大小的因素

• 出生率，使种群大小增加。
• 死亡率，使种群大小减少。
• 迁入，个体移入种群，使种群大小增加。
• 迁出，个体移出种群，使种群大小减少。

种群生长曲线与环境容纳量

当一个小种群进入资源丰富的生境时，通常起初增长缓慢，随后因出生率大幅超过死亡率而快速增长，最后随着种群接近环境容纳量，即该生境资源所能支持的最大种群数量，而趋于平缓。这产生了一条S形（即S型／sigmoid）生长曲线。

当种群接近其环境容纳量时，食物供应、空间、捕食者与疾病等限制因素会抑制其增长，种群大小会在相当稳定的水平附近波动。

如何考查

SPM试题常给出样方计数数据，要求你计算估算的种群密度或大小；或给出标记重捕的数据，要求你运用公式：估算种群大小 = （第一次捕获的标记数 × 第二次捕获的总数）÷ 第二次捕获中带标记的个体数。你也可能被要求画出或解读S形生长曲线并标出其各阶段。

密度制约因素与非密度制约因素

在接近环境容纳量时调控种群大小的因素通常分为两类：

• 密度制约因素，食物供应、疾病、捕食与竞争，其对种群的影响会随种群密度增加而加剧，往往把种群推回环境容纳量附近。
• 非密度制约因素，如洪水、火灾、干旱与极端气温等事件，无论种群当时有多密集，都会以相近的比例使种群数量减少。
• 在接近环境容纳量时，密度制约因素通常占主导：随着更多个体争夺同样有限的食物与空间，出生率下降、死亡率上升，直到两者大致平衡，使种群大小在相当稳定的水平附近波动。

考试风格例题

题目。一组学生想估算某片田野中蝗虫的种群大小。

他们捕捉了40只蝗虫，每只都用无毒颜料点上记号后放回田野。两天后，他们又捕捉了50只蝗虫，其中8只带有标记。

(a) 说出用来估算种群大小的方法名称。(b) 计算该田野中蝗虫的估算种群大小，并写出你的计算过程。

(c) 说出该方法对带标记蝗虫所作的一项假设。(d) 提出学生为何在进行第二次捕捉前等待两天。

参考答案。(a) 标记，释放，重捕法。

(b) 估算种群大小 = （第一次捕获的标记数 × 第二次捕获的总数）÷ 第二次捕获中带标记的个体数 = （40 × 50）÷ 8 = 250只蝗虫。(c) 带标记的蝗虫会随机地重新混入整个种群，而且标记既不会伤害它们，也不会改变它们被捕捉或被捕食的难易程度；此外还假设该种群是封闭的，即两次捕捉之间没有出生、死亡、迁入或迁出。

(d) 等待两天可让带标记的蝗虫有时间扩散并均匀混入种群其余部分，使第二次捕获中带标记的比例能公平地代表整个种群中带标记的比例。

练习题

试一试。在一片200平方米的雏菊草地上随机放置了十个1平方米的样方，十个样方中数得的雏菊数量分别为4、6、5、7、3、6、5、8、4和6。

计算(a)每个样方的平均雏菊数、(b)雏菊的种群密度，以及(c)该草地上雏菊的估算总数。

考试提示

重点术语

种群生态学属于更广泛的生态系统研究范畴，以下相关术语有助于建立背景知识：

• 生态系统，生境中不同物种的种群，连同它们所互动的物理环境。
• 食物链，展示能量如何在生态系统中各摄食种群之间传递的序列。
• 生产者，如绿色植物般能自行制造食物、支持以其为食的种群的生物。
• 分解者，分解死亡生物、并使其他种群所依赖的养分得以循环利用的生物。

来源:SRC-DSKP-EN

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