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种群增长逻辑斯谛曲线

生物种群数量变动的基本理论表达形式之一。格雷厄姆(M.Graham,1935、1938)首先将该理论引入北海底层鱼类资源研究,对渔业种群数量变动理论模式的发展具有重要影响。根据这个理论发展起来的主要模式和概念有:剩余产量模式、亲体与补充量关系模式和最大持续产量等。生物种群动态通常是一个有生有死的过程。假如每个个体的增长率是种群大小(N)的函数

生物种群数量变动的基本理论表达形式之一。格雷厄姆(M.Graham,1935、1938)首先将该理论引入北海底层鱼类资源研究,对渔业种群数量变动理论模式的发展具有重要影响。根据这个理论发展起来的主要模式和概念有:剩余产量模式亲体与补充量关系模式最大持续产量等。

生物种群动态通常是一个有生有死的过程。假如每个个体的增长率是种群大小(N)的函数,种群增长率为:

种群增长逻辑斯谛曲线

在一个特定的环境内,种群数量取决于内禀自然增长率(r),但是,其数量增长终究要受到有限的食物和空间的限制,种群越大,对进一步增长的抑制作用也越大。因此,f(N)是N的某个减函数,它描述了一个反馈过程,随着种群水平的增加而控制其增长。当种群增长受到环境容纳能力(K)限制时,这个种群的数量已达到了它的“饱和水平”,不再增长,故有:

种群增长逻辑斯谛曲线

这就是著名的逻辑斯谛方程,即Verhulst-Pearl方程。这个方程还有两种常用的写法:

种群增长逻辑斯谛曲线

式中 rN表示种群增长的潜在率与N成正比例关系;()或(1-)等表示环境的阻力,与N成反比例关系;当r和K为一确定值时,种群的增长率随N变化;当N=K/2时,种群出现最大增长率;而N=K时,种群增长率等于零(图1)。上述方程积分后有:

种群增长逻辑斯谛曲线

式中 t为时间;e为自然对数的底;a为积分常数,它决定方程曲线离原点的位置。这个方程描述种群增长呈S形,即称种群增长逻辑斯谛曲线。

图1 种群大小与各参量的关系

在稳定的生态系统中,生物种群的增长一般遵循逻辑斯谛理论,呈S形。但是,由于环境变化以及种群自身生活史的复杂性,这种S形增长也会出现一些变形(图2)。

图2 种群增长逻辑斯谛曲线(B)及其变形(B:1~3)