張卓鵬
一、種群“J”型增長與“S”型增長的比較
種群的增長方式包括指數(shù)增長(“J”型增長)和“s”型增長,前者是在理想狀態(tài)下,即資源無限、空間無限和不受其他生物制約的條件下產(chǎn)生的;后者是在現(xiàn)實(shí)狀態(tài)下,即資源有限、空間有限和受其他生物制約的條件下產(chǎn)生的,若以時(shí)間為橫坐標(biāo),種群中個(gè)體數(shù)量為縱坐標(biāo),那么兩種增長曲線的比較如圖1所示。
兩者適用范圍不同:“J”型增長適用于實(shí)驗(yàn)條件下或種群遷入新環(huán)境最初的一段時(shí)間;“s”型增長適用于自然種群。
兩者共同點(diǎn):都表示種群數(shù)量隨時(shí)間變化而變化,且都只研究種群數(shù)量變化中的增長問題。
二、種群增長速率與增長率的比較
1.內(nèi)涵比較
種群增長速率和增長率雖僅一字之差,但內(nèi)涵卻完全不同。
種群增長速率是指種群在單位時(shí)間內(nèi)增加的個(gè)體數(shù)量,其計(jì)算公式為:增長速率=(現(xiàn)有個(gè)體數(shù)-原有個(gè)體數(shù))/增長時(shí)間,單位可以用“個(gè)/年”表示。
種群增長率指種群在單位時(shí)間內(nèi)凈增加的個(gè)體數(shù)占原個(gè)體總數(shù)的比率,其計(jì)算公式為:
增長率=(現(xiàn)有個(gè)體數(shù)-原有個(gè)體數(shù))/原有個(gè)體數(shù),無單位。
例在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下,某種(1個(gè))細(xì)菌每20min就通過分裂繁殖一代,觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)如表1。
請(qǐng)通過計(jì)算,繪出該細(xì)菌種群增長速率和增長率坐標(biāo)曲線,并判斷兩曲線是否存在相關(guān)性?
根據(jù)題意可判斷該細(xì)菌種群數(shù)量增長為“J”型增長,具體計(jì)算結(jié)果如表2。
結(jié)論:種群增長率和增長速率兩者沒有大小上的相關(guān)性。
2.“J”型增長速率和增長率曲線的比較
依據(jù)圖4.圖5.圖6分析,“J,型曲線的增長率是不變的,而增長速率是要改變的,種群每年增長的個(gè)體數(shù)是不同的,呈現(xiàn)逐年增長的趨勢(shì),即增長速率逐漸增大。
3.“S”型增長速率和增長率曲線的比較
依據(jù)圖7~圖10分析,“s”型曲線的增長率是逐漸下降的,原因是種群遷入新環(huán)境最初的一段時(shí)間空間、資源都比較充足,類似于理想條件,種群保持較高的增長率;隨著時(shí)間的推移,空間、資源都越來越有限,種群增長率逐漸降低,“S”型曲線的增長速率是先上升后下降,其中種群為K/2時(shí),種群增長速率最大,種群數(shù)量為K時(shí),種群的增長速率為0。
三、針對(duì)性訓(xùn)練
例1如圖11是某實(shí)驗(yàn)小組測(cè)得一定體積培養(yǎng)液中小球藻種群增長率隨時(shí)間變化的曲線,則在0~Tn時(shí)間段內(nèi),小球藻種群密度的變化為( )。
A,減小
B,增大
C,先減小后增大
D,先增大
解析0~To時(shí)間段內(nèi),種群增長率都大于O,說明在該時(shí)間段內(nèi)種群數(shù)量一直在增加,在一定體積的培養(yǎng)液中,小球藻的種群密度增大,答案:B
例2 (2002年廣東高考題)在一個(gè)玻璃容器內(nèi),裝入一定量的符合小球藻生活的營養(yǎng)液,接種少量的小球藻,每隔一段時(shí)間測(cè)定小球藻的個(gè)體數(shù)量,繪制成曲線,如圖12所示,圖13中能正確表示小球藻種群數(shù)量增長率隨時(shí)間變化趨勢(shì)的曲線是( )。
解析2002年廣東高考原先此題答案是D,筆者認(rèn)為有誤,種群增長率是一個(gè)百分值,例如,一個(gè)種群的個(gè)體數(shù)量開始為100.在一個(gè)月中,變?yōu)?20.那么,該種群的月增長率為20%,而增長速率則是以變化量除以時(shí)間,單位是個(gè)/天或千個(gè)/年,表示的是縱坐標(biāo)差值與橫坐標(biāo)差值的比值,即△y/△x,相當(dāng)于斜率,所以D實(shí)際是小球藻的增長速率,從圖12可得出小球藻數(shù)量為“S”型增長,在“S”型曲線中,增長率應(yīng)一直下降,所以正確答案選c,答案:c