人口
人口属性
在一个明确界定的地理区域内,一个物种的一群成员称为种群。
- 出生率:一般以每千名成员的活产数作为出生率。
- 死亡率:一般以每千名成员的死亡人数作为死亡率。
- 性别比例:人口中女性与男性的比例称为性别比。
年龄金字塔:当绘制人口年龄分布图时,得到的图形结构称为年龄金字塔。
- 增长:当生育前年龄组人口最多时,其次是生育和生育后年龄组,年龄金字塔代表人口增长。
- 稳定:当生育前年龄组人口与生育年龄组人口基本相等时;其次是生育后年龄组人口,年龄金字塔代表一个稳定的人口。
- 下降:当生育前年龄组的人口低于生育年龄组的人口时,年龄金字塔表示人口下降。
人口规模的测量:人口规模一般以人口密度来衡量,即每单位地理区域的人口数量。但在某些情况下,很难确定绝对数字。例如;在长满草的大草坪中间,可能会有一棵孤零零的榕树。在这种情况下,覆盖率或生物量是衡量种群规模的更有意义的指标。在某些情况下,间接测量是评估种群规模的更实用的方法,例如,培养皿中的细菌种群或老虎种群。
人口增长
以下因素影响人口增长:
- 出生人数:人口在一定时期内的出生人数称为出生人数。
- 死亡率:人口在一定时期内的死亡人数称为死亡率。
- 移民:同一物种的个体在特定时期内从其他地方进入栖息地的数量被称为移民。
- 移民:在给定的时间内,离开栖息地到其他地方的人口数量被称为移民。
如果N是时刻t的人口密度,那么它在时刻t +1的密度是
Nt + 1= Nt+ [(b + i) - (d + e)]
由方程可知,当出生人数加移民人数(B + I)大于死亡人数加移民人数(D + E)时,人口密度会增加,反之则会减少。
增长模型:
指数增长:理想情况下,当栖息地的资源无限时,每个物种都有能力充分实现其先天的数量增长潜力。在这种情况下,人口以指数或几何方式增长。如果在规模为N的人口中,出生率表示为b,死亡率表示为d,那么单位时间t内N的变化(dN/dt)将是
dN/dt = (b - d) × N
令(b-d) = r
dN/dt = rN
这个方程中的r被称为“内在自然增长率”,是评估任何生物或非生物因素对人口增长的影响时选择的一个非常重要的参数。
物流增长:资源是有限的,存在着资源竞争。因此,在实际情况下,指数增长是不可能的。一个给定的栖息地有足够的资源来支持最大可能的数量。超过这个数字,就不可能再有进一步增长。对于一个特定的物种,这个数字被称为自然的承载能力(K)。
在资源有限的生境中,种群增长初期呈现滞后期。接着是加速和减速阶段,最后是渐近线。
N与时间(t)的关系图得到一条s形曲线。这种类型的人口增长被称为Verhulst-Pearl Logistic增长,用以下公式描述:
rN dN / dt = ((K - n) / K)
在哪里
N =时刻t的人口密度
r =内在自然增长率
承载能力
logistic增长模型被认为是一种较为现实的增长模型。
生活史变异
种群的进化是为了最大限度地提高它们在栖息地的生殖适应性。这也被称为达尔文适应度。在一组特定的选择压力下,生物向最有效的繁殖策略进化。有些生物一生只繁殖一次,如太平洋鲑鱼、竹子等。有些生物一生中繁殖多次。有些生物产生大量的小型后代,而另一些则产生少量的大型后代。生物的生活史特征是随着栖息地的非生物和生物成分的限制而进化的。
人口的相互作用
种间相互作用:两个不同物种种群之间的相互作用称为种间相互作用。以下是各种种间相互作用:
捕食:捕食者是大自然将能量(由植物固定)转移到更高营养水平的方式。除了作为跨营养层能量传递的管道外,捕食者还扮演着其他重要的角色。掠食者控制着猎物的数量。这有助于防止生态系统不稳定。捕食者也有助于维持群落的物种多样性。被捕食物种已经进化出各种防御机制来减轻捕食者的影响。伪装,荆棘,有毒的军械库等等都是这种防御的例子。
竞争对手:资源竞争可以发生在亲缘关系密切的物种之间,也可以发生在完全不相关的物种之间。竞争最好被定义为一个物种的适合度(以r衡量)在另一个物种存在时显著降低的过程。最近的研究表明,面临竞争的物种可能会进化出促进共存而不是排斥的机制。其中一种机制是“资源分区”。物种可以选择不同的进食时间或不同的觅食模式。
寄生:许多寄生虫已经进化为具有宿主特异性,因此宿主和寄生虫都倾向于共同进化。如果宿主进化出特殊的机制来排斥或抵抗寄生虫,那么寄生虫也会进化出特殊的适应性来对抗这种机制。
共生:这是一种相互作用,其中一个物种受益,而另一个物种既不受伤害也不受益。兰花作为附生植物生长在芒果枝上,藤壶生长在鲸鱼背上,而芒果树和鲸鱼都没有得到任何明显的好处。把白鹭和放牧的牛紧密联系在一起,是共生的一个经典例子。当牛群移动时,它们就会搅动起来,把植被上的昆虫赶出去。否则这些昆虫对白鹭来说很难找到和捕捉。
共生:这种相互作用对相互作用的物种双方都有好处。地衣是互惠共生的经典例子。微根也是互惠共生的例子。植物和动物之间的关系是互惠共生的有趣例子。植物需要动物的帮助来进行异花授粉。取而代之的是,动物得到花蜜或水果作为食物。