林密
摘 要: 種群增長(zhǎng)率、增長(zhǎng)速率是生態(tài)學(xué)重點(diǎn)考查的內(nèi)容,但是當(dāng)今中學(xué)生物教材沒(méi)有明確的解析,在平常的教學(xué)和練習(xí)中,經(jīng)常混為一談,錯(cuò)誤百出,作者從不同層面進(jìn)行了辨析。
關(guān)鍵詞: 種群增長(zhǎng)率 種群增長(zhǎng)速率 時(shí)間 種群數(shù)差
種群增長(zhǎng)率與種群增長(zhǎng)速率雖一字之差,但內(nèi)涵完全不同,在練習(xí)題甚至高考題中沒(méi)有很好地區(qū)分開(kāi)。在中學(xué)生物教材中處理較模糊,不少教輔資料的解讀或解析都存在偏差。對(duì)此,從以下幾方面進(jìn)行辨析,以期學(xué)生全面理解種群增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率。
一、從概念上辨析
1.增長(zhǎng)率:增長(zhǎng)率是指單位數(shù)量群體在單位時(shí)間內(nèi)種群數(shù)量變化率,即種群在單位時(shí)間內(nèi)凈增加的個(gè)體數(shù)占個(gè)體總數(shù)的比率。計(jì)算公式:增長(zhǎng)率=出生率-死亡率=出生數(shù)-死亡數(shù))/(單位時(shí)間×單位數(shù)量)*100%。如某種群現(xiàn)有數(shù)量為a,一年后,該種群數(shù)為b,那么該種群在當(dāng)年的增長(zhǎng)率為(b-a)/a*100%。
2.增長(zhǎng)速率:增長(zhǎng)速率是指種群在單位時(shí)間內(nèi)變化的數(shù)量,計(jì)算公式:增長(zhǎng)速率=(出生數(shù)-死亡數(shù))/單位時(shí)間,即增長(zhǎng)速率=(現(xiàn)有個(gè)體數(shù)-原有個(gè)體數(shù))/增長(zhǎng)時(shí)間。上述例子,增長(zhǎng)速率為(b-a)/1年。
增長(zhǎng)率是個(gè)百分率,沒(méi)有“單位”,而增長(zhǎng)速率有“單位”,“個(gè)(株)/年、個(gè)(株)/月”。增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率沒(méi)有大小上的相關(guān)性。
二、從數(shù)學(xué)模型上辨析
1.與密度無(wú)關(guān)的種群離散增長(zhǎng)模型
2.與密度無(wú)關(guān)的種群連續(xù)增長(zhǎng)模型
3.與密度有關(guān)的種群連續(xù)增長(zhǎng)模型(邏輯斯諦增長(zhǎng))
三、從種群增長(zhǎng)曲線(xiàn)上辨析
曲線(xiàn)斜率的含義是指的是單位時(shí)間內(nèi)增加的數(shù)量,因此,“J”型和“S”型兩種增長(zhǎng)曲線(xiàn)圖像中的斜率都可表示增長(zhǎng)速率。
在“J”型增長(zhǎng)曲線(xiàn)中,每年的增長(zhǎng)率不變(如圖5);由于“J”型增長(zhǎng)曲線(xiàn)的切線(xiàn)斜率是在不斷增大,直至無(wú)窮,所以其增長(zhǎng)速率也就不斷增大(如圖5)。
在“S”型增長(zhǎng)曲線(xiàn)中,曲線(xiàn)的斜率變化規(guī)律是在最大值之前,種群增長(zhǎng)速率逐漸增大,增大的過(guò)程遵循“慢→快→慢”的“S”型變化規(guī)律,在最大值之后,種群增長(zhǎng)速率逐漸減小,減小的過(guò)程遵循“慢→快→慢”的反“S”型變化規(guī)律。增長(zhǎng)速率曲線(xiàn)為鐘形曲線(xiàn)(或稱(chēng)正態(tài)曲線(xiàn),如圖6)。每年的增長(zhǎng)率由最初的最大值,在環(huán)境阻力(空間壓力、食物不足等)的作用下,導(dǎo)致出生率下降、死亡率上升,種群數(shù)量到達(dá)最大值(K值),其增長(zhǎng)率不斷下降至0,故在“K”時(shí),其增長(zhǎng)率為0。但由于種群數(shù)量與時(shí)間變化之間不成比例關(guān)系,增長(zhǎng)率與時(shí)間關(guān)系也不是直線(xiàn)下降,應(yīng)該是反“S”型變化規(guī)律(如圖6)。圖6與圖3、4的中曲線(xiàn)是分別對(duì)時(shí)間和種群數(shù)量所做曲線(xiàn),二者的變化趨勢(shì)雖然是一致的,但還是有一定區(qū)別的。許多教輔材料將兩種圖形混用,不夠嚴(yán)密,有失科學(xué)性。
四、在生產(chǎn)生活應(yīng)用上的辨析
根據(jù)“S”型種群增長(zhǎng)曲線(xiàn),可知數(shù)量在K/2左右時(shí)增長(zhǎng)速率最大。在養(yǎng)殖業(yè)上,既要獲得最大的捕獲量,又要使該動(dòng)物種群在更新能力不受破壞,應(yīng)該使動(dòng)物種群保持在K/2左右水平上。在防治家鼠等有害動(dòng)物方面,除了采用器械、化學(xué)和生物滅鼠等措施外,更主要的措施是降低有害動(dòng)物種群的環(huán)境容納量(k值),如將食物儲(chǔ)藏在安全處,養(yǎng)殖或釋放它們的天敵,等等。這些方法的理論依據(jù)都是種群增長(zhǎng)速率。為了讓海洋中的魚(yú)類(lèi)有充足的繁殖和生長(zhǎng)時(shí)間,每年在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),禁止任何人在規(guī)定的海域內(nèi)捉魚(yú),進(jìn)行休漁對(duì)魚(yú)類(lèi)的生長(zhǎng)起到了很好的保護(hù)作用,這種做法提高了種群增長(zhǎng)率。在生產(chǎn)生活中,增長(zhǎng)速率對(duì)于描述種群數(shù)量變化比增長(zhǎng)量更有意義。
總之,種群增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率是有別的,在學(xué)習(xí)和教學(xué)過(guò)程中要認(rèn)真辨析,以免混淆概念,徒增疑惑。同時(shí)還要注意它們與時(shí)間、種群數(shù)量的關(guān)系,增強(qiáng)嚴(yán)密性、科學(xué)性。
參考文獻(xiàn):
[1]孫儒泳,李慶芬,牛翠娟,婁安如.基礎(chǔ)生態(tài)學(xué).北京:高等教育出版社,2002,71.
[2]朱正威,趙占良,等.生物3穩(wěn)態(tài)與環(huán)境教師教學(xué)用書(shū).北京:人民教育出版社,2007,81.
[3]葉建偉.種群的增長(zhǎng)速率曲線(xiàn)和增長(zhǎng)率曲線(xiàn)再探討.浙江省紹興縣柯橋中學(xué)論文.