种群增长曲线通常会经过滞后期、指数期、稳定期和衰亡期。这项技能是:用图或表中的数字描述每个阶段,再给出变化的生物学原因。
它建立在读图技能和把分解与营养回收联系起来的循环概念之上,并通向解释限制因素,属于营养循环与种群单元。
这个概念是怎样一步步建立的?
从一个新的、合适环境中的小种群开始。
- 滞后期: 数量几乎不变。生物在适应环境,只有少数在繁殖。
- 指数期: 繁殖快,资源充足。种群在每个相等时间间隔内按相同比例增加,例如翻倍。
- 稳定期: 数量趋于平稳。食物、空间或氧气变得有限,或废物积累,所以出生数大致等于死亡数。
- 衰亡期: 死亡多于出生。资源耗尽或废物有毒。
描述一个阶段时,要给出它的时间范围,以及起点和终点的数值。
例题详解
一位学生在糖溶液中计数酵母细胞。数据是供练习的虚构数据。
| 时间(小时) | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 细胞(×1000 每 cm³) | 10 | 12 | 24 | 48 | 90 | 100 | 100 | 70 | 30 |
问题: 找出各阶段,证明 2 到 6 小时之间是指数增长,并解释平稳期和下降。
第一步,滞后期: 0 到 2 小时:数量只从 10 千升到 12 千。
第二步,指数期: 2 到 6 小时:12 → 24 → 48。每隔 2 小时数量翻一倍(12 × 2 = 24,24 × 2 = 48),所以种群每 2 小时翻倍。
第三步,减慢: 6 到 8 小时:数量从 48 升到 90,倍数约为 1.9,略低于翻倍(48 × 2 = 96)。8 到 10 小时只增加 10。增长在减慢。
第四步,稳定期: 10 到 12 小时:数量保持在 100 千。
第五步,衰亡期: 12 到 16 小时:数量从 100 千降到 30 千。
第六步,解释: 酵母生长时消耗糖并释放乙醇等废物。糖变得有限,废物积累,所以增长减慢并停止。之后死亡多于出生,数量下降。
这个例子中的下降被假定是糖耗尽和废物积累造成的。仅凭数据不能证明这一点,所以严谨的答案会写“很可能”。
要留意什么错误?
错误答案: “4 到 6 小时种群增长很快,增加了 24 千,所以是指数增长。”
增加得多不等于指数增长。指数增长是固定的比例,所以要检查在每个相等间隔内数量是否乘以相同的倍数。
改正: “4 到 6 小时数量从 24 千升到 48 千。这是翻倍,与 2 到 4 小时的倍数相同,所以增长是指数增长。”
用比值来检验,不要只看差值。
自我检测
1. 在上表中,8 小时时有多少细胞?比 6 小时增加了多少?
查看答案
8 小时时为 90 千每 cm³。增加 = 90 − 48 = 42 千。
2. 一个种群在相等时间间隔内依次为 5、10、20(千)。它是指数增长吗?说明理由。
查看答案
是。 每个间隔都翻倍(5 × 2 = 10,10 × 2 = 20),所以增长比例是固定的。
3. 说出种群进入稳定期的一个原因。
查看答案
食物、空间或氧气等资源变得有限,或废物积累,所以出生数大致等于死亡数。
下一步
现在练习把限制变成原因,见根据数据解释限制因素。综合练习题组再把所有阶段结合起来。
如果你想知道自己的描述有没有引用数字、原因对不对,生物线上一对一补习的老师可以逐句帮你检查。