第一节 种群及其研究内容
种群是生态学中的基本研究对象, 包括:种群的群
体特征, 数量变动与生态因子的关系和规律, 种群数量
变化的原因 。
一、种群数量动态的特征
(一)种群密度
指某时间内单位空间同种昆虫的个体数量 。
可用单位面积, 单位样本 ( 叶, 果, 等 ) 上的个
体数表示 。
种群数量确定办法:
? 种群数量的直接调查:抽样调查, 标记回收,
捕获量 ( 百网虫数 ) 或诱捕量法 。
? 间接调查:虫害指数法, 危害状估算法, 排泄
物推算法等 。
(二)种群数量变化的固有特征
? 出生率是种群数量变动的固有能力, 是单位时间
内种群新增的个体数 B=Δ N/Δ t,b=Δ N/Δ t·N,平均每个
体的新增个体数 。
理想条件下允许种群无限制地增长时种群的最高
出生率即内禀增长率 rmax( 生理想出生率 ), 特定条
件下种群的实际出生率为生态出生率 。
? 理想条件下种群每个个体因年老而死亡时的
死亡率为生理死亡率, 实际条件下种群的死亡率为生
态死亡率,M=Nd/Δ t,m=Nd/N。
? 生理与生态寿命或存活率,S=1-M,s=1-m。
? 以一定时间内种群的迁出数与迁入数之差占
种群总体的比率即迁移率。
? 在特定时间及条件下种群的消长状况为净增
殖率,R0=B-M。
? 性比:种群中雌雄个体数量的比值:♀/♂,
或雌虫数占种群总数的比率。
? 种群结构:种群内生物学特性有差异的各类
群的比例,
? 年龄组配:种群中各年龄组个体数的比率。
? 生物型,形态分化型(翅型、性二型等)。
二、种群数量变动的基本模型
( 一)不连续增长模型
一年只有一个世代或世代间隔明显的昆虫,其种群
变动或增长曲线在一年内是不连续的,其数学模型为:
Nt+1=R0?Nt —— t世代。 Nt种群数量。 R0净增殖率,
R0受 t世代的环境影响而变化,可用 at、或 a+bt等表示。
(二)连续增长模型
世代重叠的昆虫, 其种群的年变动曲线是连续的 。
—— 见下页 ——
① 当环境条件对种群的增长无限制时:种群瞬
时增长率 r恒定, 即 Nt=N0ert。 该模型只适用于生活史
很短, 繁殖快, 占有生存空间小的蚜, 蓟马, 螨类等
小型昆虫 。 由于常无法判定世代数 t,实践中多使用
该种群出现的天数 X,r也常难准确测定,
所以,Nt=N0ea+bx。
② 在环境中生活资源有限的条件下:种群的增
长要受到环境的阻滞,当种群数量达到该环境资源所
能容纳的最大限度 k时,种群的增长率 r为零。 r的阻
滞系数 h=r/k、在时间 t时:
Nt=k/[1+ ea-rt],此即用途广泛的逻辑斯蒂模型。
三、种群的空间分布特征
? 种群空间分布型或空间格局是某一种群的个
体在其生存空间散布方式的数学模型,涉及种群数量、
空间和时间 。
? 昆虫种群空间分布的主要类群有均匀分布, 随
机分布, 聚集分布三大类 。 聚集分布中常见的有核心
分布, 嵌纹分布, 均匀分布很少见 。
? 确定分布型的方法:频次拟合法, 聚集度指标
法 。
? 空间格局是种群的重要特性之一 。 用途如下 。
① 一个物种个体间相互吸引就会出现聚集, 相
互独立则呈随机分布, 排斥则呈均匀分布 。
② 空间格局可以反映种群下的结构状况, 即种
群中是否有个体群, 分布的基本成份是个体还是个
体群, 个体群的存在形式及其占有的面积等 。
③ 了解空间分布特征是确定抽样技术的基础 。
④ 据种群的空间特征可了解昆虫的扩散行为与
生物学特性间的关系 。
四、与种群相关的因素
一个生境内与种群有关的因素有两大类:
? 与其生存相联系的气侯、土壤,即非生物因素。
? 与该种群发生关系的各类生物,即生物因素。
生物与种群的关系可能是相克(如天敌)、竞争
(生存空间、食物、光等)、共栖、共生、共食。这
些性质不同的关系,是生物协同进化过程中关系特征
的阶段性反映。
(一)非生物因素的特征
包括:温度、湿度(降水)、光、风、土壤、水
体等;
对昆虫种群中所有个体的影响基本一致,对种群
所施加的影响与该种群的数量即密度无关;
昆虫种群可调整或改变自身以适应环境;
该类因素也影响到同一群落内的每个物种,但对
不同种群的影响程度不同。
(二)生物因素的特征
包括:食物、天敌,与该种群有各种关系的它种动
植物,及人类活动。
对该种群的影响常只涉及到种群内的某些个体,
对种群施加的作用与种群的密度有关,
该类因素与昆虫种群间的作用是相互的、存在互相
适应的关系。
除涉及两个种或种群外,也可能对群落内其它种群
产生程度不一的影响。
五、昆虫群落中的三种重要关系
昆虫种群的数量变动实
质上属于生态系统中生物链
的物质循环与相互转移的范
畴 。 昆虫群落内的物质转移
习惯上采用计数的方式统计
其转移量, 也可采用质量进
行统计 。
(一)物质转移与循环关系 (二)能量流动关系
昆虫与食物间的
关系也是能流关系 。
由于能量在生物链中
迁移的不直观性, 昆
虫生态学偏重于数量
变动规律的研究 。
信息是引起生物生理、行为反应的物理与化学刺激,
种群与环境、种群之间通过物理与化学信息链所建立的
关系即信息联系。
? 天敌与寄主、植食性昆虫与食料之间以营养为基
础产生了信息联系,并通过拮抗而适应,相对独立进化
而发展。如云香科植物的柠檬香与柑桔凤蝶间的联系。
? 同一寄主与不同昆虫联系的信息物质不同,同一
种物质对一种昆虫可能有毒的或忌避,但可能是另一昆
虫的信息物质。
? 种群与气候间的信息联系,如光周期(滞育)。
种群内部的联系信息是依靠外激素完成的。
(三)信息联系
种群是生态学中的基本研究对象, 包括:种群的群
体特征, 数量变动与生态因子的关系和规律, 种群数量
变化的原因 。
一、种群数量动态的特征
(一)种群密度
指某时间内单位空间同种昆虫的个体数量 。
可用单位面积, 单位样本 ( 叶, 果, 等 ) 上的个
体数表示 。
种群数量确定办法:
? 种群数量的直接调查:抽样调查, 标记回收,
捕获量 ( 百网虫数 ) 或诱捕量法 。
? 间接调查:虫害指数法, 危害状估算法, 排泄
物推算法等 。
(二)种群数量变化的固有特征
? 出生率是种群数量变动的固有能力, 是单位时间
内种群新增的个体数 B=Δ N/Δ t,b=Δ N/Δ t·N,平均每个
体的新增个体数 。
理想条件下允许种群无限制地增长时种群的最高
出生率即内禀增长率 rmax( 生理想出生率 ), 特定条
件下种群的实际出生率为生态出生率 。
? 理想条件下种群每个个体因年老而死亡时的
死亡率为生理死亡率, 实际条件下种群的死亡率为生
态死亡率,M=Nd/Δ t,m=Nd/N。
? 生理与生态寿命或存活率,S=1-M,s=1-m。
? 以一定时间内种群的迁出数与迁入数之差占
种群总体的比率即迁移率。
? 在特定时间及条件下种群的消长状况为净增
殖率,R0=B-M。
? 性比:种群中雌雄个体数量的比值:♀/♂,
或雌虫数占种群总数的比率。
? 种群结构:种群内生物学特性有差异的各类
群的比例,
? 年龄组配:种群中各年龄组个体数的比率。
? 生物型,形态分化型(翅型、性二型等)。
二、种群数量变动的基本模型
( 一)不连续增长模型
一年只有一个世代或世代间隔明显的昆虫,其种群
变动或增长曲线在一年内是不连续的,其数学模型为:
Nt+1=R0?Nt —— t世代。 Nt种群数量。 R0净增殖率,
R0受 t世代的环境影响而变化,可用 at、或 a+bt等表示。
(二)连续增长模型
世代重叠的昆虫, 其种群的年变动曲线是连续的 。
—— 见下页 ——
① 当环境条件对种群的增长无限制时:种群瞬
时增长率 r恒定, 即 Nt=N0ert。 该模型只适用于生活史
很短, 繁殖快, 占有生存空间小的蚜, 蓟马, 螨类等
小型昆虫 。 由于常无法判定世代数 t,实践中多使用
该种群出现的天数 X,r也常难准确测定,
所以,Nt=N0ea+bx。
② 在环境中生活资源有限的条件下:种群的增
长要受到环境的阻滞,当种群数量达到该环境资源所
能容纳的最大限度 k时,种群的增长率 r为零。 r的阻
滞系数 h=r/k、在时间 t时:
Nt=k/[1+ ea-rt],此即用途广泛的逻辑斯蒂模型。
三、种群的空间分布特征
? 种群空间分布型或空间格局是某一种群的个
体在其生存空间散布方式的数学模型,涉及种群数量、
空间和时间 。
? 昆虫种群空间分布的主要类群有均匀分布, 随
机分布, 聚集分布三大类 。 聚集分布中常见的有核心
分布, 嵌纹分布, 均匀分布很少见 。
? 确定分布型的方法:频次拟合法, 聚集度指标
法 。
? 空间格局是种群的重要特性之一 。 用途如下 。
① 一个物种个体间相互吸引就会出现聚集, 相
互独立则呈随机分布, 排斥则呈均匀分布 。
② 空间格局可以反映种群下的结构状况, 即种
群中是否有个体群, 分布的基本成份是个体还是个
体群, 个体群的存在形式及其占有的面积等 。
③ 了解空间分布特征是确定抽样技术的基础 。
④ 据种群的空间特征可了解昆虫的扩散行为与
生物学特性间的关系 。
四、与种群相关的因素
一个生境内与种群有关的因素有两大类:
? 与其生存相联系的气侯、土壤,即非生物因素。
? 与该种群发生关系的各类生物,即生物因素。
生物与种群的关系可能是相克(如天敌)、竞争
(生存空间、食物、光等)、共栖、共生、共食。这
些性质不同的关系,是生物协同进化过程中关系特征
的阶段性反映。
(一)非生物因素的特征
包括:温度、湿度(降水)、光、风、土壤、水
体等;
对昆虫种群中所有个体的影响基本一致,对种群
所施加的影响与该种群的数量即密度无关;
昆虫种群可调整或改变自身以适应环境;
该类因素也影响到同一群落内的每个物种,但对
不同种群的影响程度不同。
(二)生物因素的特征
包括:食物、天敌,与该种群有各种关系的它种动
植物,及人类活动。
对该种群的影响常只涉及到种群内的某些个体,
对种群施加的作用与种群的密度有关,
该类因素与昆虫种群间的作用是相互的、存在互相
适应的关系。
除涉及两个种或种群外,也可能对群落内其它种群
产生程度不一的影响。
五、昆虫群落中的三种重要关系
昆虫种群的数量变动实
质上属于生态系统中生物链
的物质循环与相互转移的范
畴 。 昆虫群落内的物质转移
习惯上采用计数的方式统计
其转移量, 也可采用质量进
行统计 。
(一)物质转移与循环关系 (二)能量流动关系
昆虫与食物间的
关系也是能流关系 。
由于能量在生物链中
迁移的不直观性, 昆
虫生态学偏重于数量
变动规律的研究 。
信息是引起生物生理、行为反应的物理与化学刺激,
种群与环境、种群之间通过物理与化学信息链所建立的
关系即信息联系。
? 天敌与寄主、植食性昆虫与食料之间以营养为基
础产生了信息联系,并通过拮抗而适应,相对独立进化
而发展。如云香科植物的柠檬香与柑桔凤蝶间的联系。
? 同一寄主与不同昆虫联系的信息物质不同,同一
种物质对一种昆虫可能有毒的或忌避,但可能是另一昆
虫的信息物质。
? 种群与气候间的信息联系,如光周期(滞育)。
种群内部的联系信息是依靠外激素完成的。
(三)信息联系