种群的数量特征、密度调查(样方法/标志重捕)、J 型与 S 型增长、K 值与 K/2、种间关系、群落空间结构、演替——把"数量怎么变、种间怎么处、群落怎么长"三条线理清,曲线题、计算题一眼看穿。
种群密度是核心特征;出生率死亡率、迁入迁出直接决定密度增减;年龄组成能预测未来趋势;性别比例通过影响出生率间接影响密度。
| 特征 | 含义 / 作用 |
|---|---|
| 种群密度 | 单位面积或体积内某种群的个体数,是种群最基本的数量特征 |
| 出生率、死亡率 | 单位时间新增/死亡个体占比,直接决定种群密度的增减 |
| 迁入率、迁出率 | 迁入迁出个体占比,也直接影响密度(城市人口变化主因) |
| 年龄组成 | 各年龄段比例,分增长型/稳定型/衰退型,可预测未来密度变化 |
| 性别比例 | 雌雄个体数之比,通过影响出生率间接影响密度 |
⚠ 因果链:年龄组成 → (通过)出生率死亡率 → 种群密度。年龄组成和性别比例都不直接改变密度,而是通过出生率(死亡率)起作用。
点击切换三种年龄组成,看金字塔形状与未来密度趋势的对应关系。
植物、活动范围小的动物(昆虫卵、蚜虫、跳蝻)用样方法;活动能力强、活动范围大的动物用标志重捕法。
在被调查种群的分布范围内,随机取若干样方,计数每个样方内的个体数,求平均值估算种群密度。随机取样是关键(如五点取样法、等距取样法)。
⚠ 计数边线个体时的"计上不计下、计左不计右"(只计相邻两条边及其顶角上的个体);样方大小和数目要合适;必须随机,不能主观选密的或稀的。
原理:标记个体在总体中所占比例,等于重捕样本中标记个体所占比例。
输入三个数,算出估算 N。再切换"偏差情形",看标记脱落/被捕食等如何让估算偏大或偏小。
口诀:分母(m)偏小 → 估算 N 偏大;分母偏大 → 估算 N 偏小。
食物空间无限、无天敌无传染病的理想条件下呈 J 型(无 K 值);自然界资源有限、有环境阻力,呈 S 型(有 K 值,增长速率在 K/2 最大)。
| J 型曲线 | S 型曲线 | |
|---|---|---|
| 条件 | 理想:资源空间无限、无天敌 | 现实:资源空间有限、有环境阻力 |
| K 值 | 无 K 值,持续上升 | 有 K 值(环境容纳量) |
| 增长率 | 保持不变(λ 恒定) | 逐渐减小 |
| 增长速率 | 越来越大 | 先增大后减小,在 K/2 最大 |
⚠ 区分"增长率"与"增长速率"。J 型是增长率(倍数)不变,增长速率(每单位时间新增个体数)却越来越大。S 型的增长速率在 K/2 处达到最大,K 处为 0。
调初始数量、增长率、K 值,看两条曲线;S 型的增长速率(紫)在 K/2 处出现峰值。
| 目标 | 控制思路 | 原理 |
|---|---|---|
| 持续最大捕获(渔业) | 捕获后使剩余量维持在 K/2 | K/2 时增长速率最大,种群恢复最快、可持续产量最高 |
| 灭鼠/防虫 | 降低环境容纳量 K(断粮、藏食、灭天敌之敌) | 只杀不改 K,数量很快回升;降 K 才能持久压制 |
| 濒危保护 | 建保护区、改善栖息地以提高 K | 提高环境容纳量,让种群有更大生存空间 |
⚠ 灭鼠若只在数量高时大量捕杀,反而使种群落到 K/2 附近、增长速率最大,回升更快;正确做法是降低 K(减少食物和栖所)。
两个物种之间的四种典型关系:竞争、捕食、互利共生、寄生。看数量随时间的波动曲线可判断关系类型。
| 关系 | 数量曲线特征 | 举例 |
|---|---|---|
| 互利共生 | 同步升降,"同生共死",两条曲线趋势一致 | 豆科植物与根瘤菌、大肠杆菌与人 |
| 捕食 | 此消彼长,有先后:被捕食者先增,捕食者随后增;峰值捕食者滞后 | 猞猁与雪兔、狼与兔 |
| 竞争 | "你死我活"或此消彼长;可能一方灭绝,或达到平衡 | 大小两种草履虫、水稻与稗草 |
| 寄生 | 寄生者获利、宿主受害,宿主一般不立即死亡 | 蛔虫与人、菟丝子与大豆 |
⚠ 捕食曲线判"谁吃谁":先增先减、数量多的是被捕食者;后增后减、数量少、峰值滞后的是捕食者。互利共生看"同增同减",竞争看"一升一降甚至一方归零"。
切换关系类型,观察两条数量曲线的相对起伏,对照"如何判断"。
群落是同一时间、一定区域内各种生物种群的集合。它在空间上有垂直与水平两种结构,是长期自然选择、对资源利用分化的结果。
| 结构 | 表现 | 成因 / 意义 |
|---|---|---|
| 垂直结构 | 明显分层:森林乔木→灌木→草本;水中不同水层的浮游/游泳生物 | 植物分层主要由光照决定;动物分层随植物(食物和栖所)分层。提高对光等资源的利用 |
| 水平结构 | 不同地段呈镶嵌分布(斑块状) | 受地形、光照、湿度、土壤、生物自身及人为等影响 |
⚠ "分层"是群落的垂直结构(不同物种);一片草地上高矮不齐的同一种植物不算群落分层。区分"物种在空间上的分布"与"个体高矮"。
随时间推移,一个群落被另一个群落替代的过程叫演替。按起点分为初生演替与次生演替。
| 初生演替 | 次生演替 | |
|---|---|---|
| 起点 | 从未有过生物、或原有生物被彻底消灭的地方(无土壤、无繁殖体) | 原有植被虽不存在,但保留了土壤条件(甚至种子、繁殖体) |
| 例子 | 裸岩、沙丘、火山岩、冰川泥上的演替 | 弃耕农田、火灾后的草原、过量砍伐后的森林 |
| 速度 | 慢,经历时间长 | 快,经历时间短 |
| 典型序列 | 裸岩 → 地衣 → 苔藓 → 草本 → 灌木 → 森林 | 弃耕农田 → 草本 → 灌木 → 森林(起点起点更高) |
⚠ 判初生/次生看"有没有留下土壤与繁殖体":火山岩=初生;火灾后的草原/弃耕农田=次生。人类活动可改变演替的速度和方向。
注:演替不一定都以森林为终点,还受气候等环境限制(干旱区可能停在草本或灌木阶段)。
选择起点,点"演替"逐步推进,看群落如何从裸地/弃耕田一步步长成森林。
样方法的灵魂是随机取样。下面在一片"草地"上撒点(个体),用随机样方去估算,再和真实密度比较,体会样方数越多、越随机,估计越准。
点"随机布样方"投放若干样方,计数样方内个体求平均,估算全场密度,与真实值对比。
① 增长率 ≠ 增长速率。J 型是"增长率(倍数 λ)不变",但增长速率越来越大;S 型增长速率在 K/2 最大、K 处为 0,而不是 K 处最大。
② 标志重捕偏差:标记物脱落、标记使个体更易被捕食或更难再捕、两次调查间大量出生死亡,都会使 m(重捕中标记数)偏小 → 估算 N 偏大;反之偏小。
③ 初生 vs 次生看土壤:裸岩/沙丘/火山岩(无土壤繁殖体)是初生;弃耕农田、火灾后草原(留有土壤)是次生。
④ K 值不是最大值。K 是环境容纳量(种群能长期维持的稳定值),会随环境变化而波动,并非种群历史最高峰。
⑤ 年龄组成、性别比例不直接决定密度,而是通过影响出生率(死亡率)间接起作用;能"预测趋势"的是年龄组成。
⑥ 捕食曲线定角色:先增先减、数量多的是被捕食者;峰值滞后、数量少的是捕食者。别记反。
⑦ 群落"分层"指不同物种在垂直空间的分布(光照决定植物分层);同种植物高矮不齐不是群落分层。
▸ J 型与 S 型的关系:S 型可看作"J 型的增长被环境阻力逐步扣掉"。同一时刻,J 型与 S 型的差值 = 环境阻力(被淘汰的个体),这个差随时间越拉越大,是"因环境阻力而死亡/未出生的个体数"。
▸ K/2 的双重含义:它既是 S 型增长速率的峰值点(数学上 dN/dt 最大),也是渔业"最大可持续产量"的采捕后留存量。灭鼠反向利用:别让种群停留在 K/2,而要压低 K。
▸ λ 与增长率换算:Nₜ=N₀λᵗ 中,增长率 = λ−1。λ>1 增长,λ=1 稳定,λ<1 下降,λ=0 灭绝。看到"λ 恒定"就想 J 型;看到"λ 先大后小趋近 1"就想 S 型。
▸ 演替的"方向与速度"答题模板:问人类活动影响时答"改变演替的速度和方向";问初生慢的原因答"从无土壤、无繁殖体开始,需先形成土壤";问群落能否达森林答"取决于气候等环境条件,干旱区可能止于草本/灌木"。
▸ 丰富度:群落中物种数目的多少叫物种丰富度。统计土壤小动物常用取样器取样法(个体小、不便标志重捕或样方),丰富度统计用记名计算法或目测估计法。
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