繁殖的基本单位为什么是种群,而不是物种或个体
因为种群才是进化的基本单位,同一种群的所有生物共用一个基因库。对种群的研究主要是其数量变化与种内关系,种间关系的内容已属于生物群落的研究范畴。
数学模型
种群中一些简单的、具有典型性的动态变化可以用数学模型衡量,常见的有两种
指数增长("J"型增长)
指数增长模型的提出者是著名人口学家托马斯·马尔萨斯(T.Maithus),他认为种群数量的增长不是简单的相加关系,而是成倍地增长;后来,生物学家查尔斯·罗伯特·达尔文(C.R.Darwin)通过对大象种群的研究再次确认了这一增长模式[3] 。这种客观存在的增长模式表明,所有种群都有爆炸式增长的能力[1] 。
指数增长的函数式是指数方程,变量为时间t,常数为种群密度增长的倍数。这一增长模式没有上限,完全的指数增长只存在于没有天敌、食物与空间绝对充足(以至于没有种内斗争)的理想情况,实际生活中,培养皿中刚接种的细菌、入侵生物(例如凤眼莲)、蓝藻爆发时,种群会在相当一段时间内进行指数增长,随后则趋于稳定或大量死亡。
逻辑斯蒂增长("S"型增长)主条目:逻辑斯蒂增长模型
指数增长是一种过于理想的情况,许多生物在指数增长一段时间后,数量会维持稳定,这可以用另一个数学模型进行描述。
实例:俄罗斯生态学家G.W.高斯(G.W.Gaose)曾进行试验,在0.5ml培养液中放入5个大草履虫,每24h统计一次该种群的种群密度,结果见右图,由图可知,大草履虫在进行了快速的增长后,稳定在75只(K值)这个数量上。
逻辑斯蒂增长模型能更好地指导人为的种群调节。
环境容纳量(carryingcapacity)
进行逻辑斯蒂增长的种群在数量上,存在一个上限,这个上限就被称为环境容纳量,简记“K值”,代表在环境在不受到破坏的情况下对该种群最大承载量,或该种群在该环境的最大数量。一个种群在种群密度为K/2时,增长率最快,这可以指导经济生物的采集,让种群密度始终控制在K/2的范围内,“多余”的进行采集,可以让经济生物保持最快的增长。