种群在资源有限环境中的逻辑斯谛增长

生态学实验——种群在资源有限环境中的逻辑斯谛增长实验名称：种群在资源有限环境中的逻辑斯谛增长姓名：学号：系别：实验日期：同组同学名单：生态学实验——种群在资源有限环境中的逻辑斯谛增长【实验原理】种群在有限环境中的增长不是无限的。当种群在一个资源有限的空间中增长时，随着种群密度上升，对有限空间资源和其他生活必需条件的种内竞争也将加剧，必然影响到种群的出生率和存活率，从而降低了种群的实际增长率，直至种群停止增长，甚至种群数量下降。逻辑斯蒂增长是种群在资源有限环境下连续增长的一种最简单形式，又称为阻滞增长。S型曲线有两个特点：1)曲线渐进于K值，即平衡密度；2)曲线上升是平滑的【实验目的】(1)认识环境资源是有限的，任何种群数量的动态变化都受到环境条件的制约。(2)领会逻辑斯蒂增长模型中生物学特性参数r与生态学特性参数K的重要作用。【实验器材】光照培养箱、实体显微镜、凹玻片、移液枪、草履虫、鲁哥氏固定液。【方法步骤】1.准备草履虫原液、草履虫培养液2.确定草履虫最初密度用移液枪取50μl原液于凹玻片上,，在实体显微镜下看到有游动的草履虫时，滴一滴鲁哥氏固定液，观察计数（重复4次）。3.取培养液50mL,置于锥形瓶中，经计算加入适量原液，使N0=250-300个.(20℃和30℃各两瓶)4.封口、做标记、放入培养箱中5.对草履虫种群数量观察记录（每天定时，4次/瓶）6.根据实验数据估计Logistic方程参数（a、r、K）,描绘Logistic增长曲线（K由三点法求的，a、r由一元线性回归方程的统计方法得出）。生态学实验——种群在资源有限环境中的逻辑斯谛增长【实验结果】实验所获得数据如下(一)20℃环境下，草履虫数量的相关数据1)草履虫数量动态观测记录表（k=13000a=3.3874r=0.6557）培养天数草履虫种群估算值NKNNln()KNN理论值128544.6140353.7980485932.271262519.82.985681941699.75345001.88888890.635988772968.07487500.4857143-0.72213474844.4657300.50.7807-0.24756447210.76100000.3-1.20397289659.87797950.3272078-1.1171611727.58102050.2738854-1.295045713193.4911368.50.1435106-1.941346514108.91012428.50.045983-3.079483146362)利用如下图所示一元线性回归方程求得a=3.3874r=0.6557y=-0.6557x+3.3874R²=0.8551-4-3-2-1012345024681012生态学实验——种群在资源有限环境中的逻辑斯谛增长3)20℃环境下，草履虫数量随时间变化的理论曲线和实际估测曲线如下(二)30℃环境下，草履虫数量的相关数据1)草履虫数量动态观测记录表（K=13500a=3.0469r=0.777）培养天数草履虫种群估算值NKNNln()KNN理论值128546.3684213.836618651428.21222504.77777781.563975542798.36375000.7333333-0.31015495006.85497500.3333333-1.09861237858.395113750.1428571-1.945910110646.2693750.3866667-0.950192312721.17113250.1479029-1.911199513973.38126250.029703-3.516508214635.79124250.0462777-3.073095814961.810129000.0077519-4.859812415116.60200040006000800010000120001400016000024681012草履虫数时间（d）20℃理论值估测值生态学实验——种群在资源有限环境中的逻辑斯谛增长2)利用如下图所示一元线性回归方程求得a=3.0469r=0.7773)30℃环境下，草履虫数量随时间变化的理论曲线和实际估测曲线如下y=-0.777x+3.0469R²=0.8708-6-5-4-3-2-10123450246810120200040006000800010000120001400016000024681012草履虫数时间（d）30℃理论值估测值生态学实验——种群在资源有限环境中的逻辑斯谛增长【分析讨论】通过对两个温度下的草履虫的培养统计观察分析得出，在30℃的条件下，对于草履虫，环境最大承载量较大，可以推断在适宜的较高温度下有利于草履虫的增长繁殖。20℃和30℃环境下的草履虫总数量分别在第五天和第六天有所下降，之后又继续呈S型曲线继续生长，直至趋于平缓，这一现象可能是有两个原因造成：一、在估测草履虫数量时给草履虫的生长环境造成了破坏，造成总数量的下降，当数量减低到一定程度后，继续呈S型曲线生长；二、草履虫数量已经达到环境最大承载量，造成总数量的下降，当数量减低到一定程度后，草履虫继续呈S型曲线生长。但是之后的草履虫生长趋势显示其K值大于数量下降前的数量，所以前面两种原因不能准确解释这一现象，其原因有待进一步研究讨论。从草履虫数量随时间变化的理论曲线和实际估测曲线得知，草履虫的逻辑斯蒂方程的实际曲线和理论曲线拟合程度不是很高（因为还没有掌握曲线拟合度计算的方法，所以用拟合度“不是很高”这一称谓），分析原因，其原因有如下两条：一，在方程参数a、r、k的计算，尤其是K的计算过程中，无论采用在实际数量的散点图中取平衡后的最大N值的方法还是三点法，都有一定的误差。本实验的两个温度下的实际生长曲线的平衡趋势不是很明显，所以取最大N值得方法有误差。同时，三点法求K值的方法中，三个N值的选取又难以达到时间间隔尽量大的要求，故也存在误差；二，人为测量过程中存在不同程度的差异。