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1、基础生态学实验Lotka Volterra 捕食者 猎物模型模拟姓名 王超杰学号 201311202926实验日期 2015年5月14日同组成员 董婉莹 马月娇 哈斯耶提 沈丹一、【实验原理】Lotka-Volterra捕食者-猎物模型是对逻辑斯蒂模型的延伸。它假设:除不是这存在外,猎物生活于理想环境中(其出生率与死亡率与种群密度无关);捕食者的环境同样是理想的,其种群增长只收到可获得的猎物的数量限制。本实验利用模拟软件模拟Lotka-Volterra捕食者-猎物模型,并以此研究该模型的规律特点。捕食者猎物模型简单化假设:相互关系中仅有一种捕食者和一种猎物。如果捕食者数量下降到某一阀值以下,猎
2、物数量种数量就上升,而捕食者数量如果增多,猎物种数量就下降,反之,如果猎物数量上升到某一阀值,捕食者数量就增多,而猎物种数量如果很少,捕食者数量就下降。猎物种群在没有捕食者存在的情况下按指数增长,捕食者种群在没有猎物的条件下就按指数减少。 因此有猎物方程:dN/dt=r1N-C1 PN;捕食者方程:dP/dt=-r2P+C2PN。其中N和P分别指猎物和捕食者密度,r1 为猎物种群增长率,-r2 为捕食者的死亡率,t为时间,C1为捕食者发现和进攻猎物的效率,即平均每一捕食者捕杀猎物的常数,C2为捕食者利用猎物而转变为更多捕食者的捕食常数。Lotka-Volterra捕食者-猎物模型揭示了这种捕食
3、关系的两个种群数量动态是此消彼长、往复振荡的变化规律。二、【实验目的】在掌握Lotka-Volterra 捕食者-猎物模型的生态学意义与各参数意义的基础上,通过改变参数值的大小,在计算机模拟捕食者种群与猎物种群数量变化规律,从而加深对该模型的认识。三、【实验器材】Windows 操作系统对的计算平台,具有年龄结构的种群增长模型的计算机模拟运行软件Populus。四、【试验方法与步骤】题目:探究捕食者存在时,捕食者与猎物数目之间随时间变化的规律1. 模拟建立两个虚拟种群,且物种之间存在捕食关系。初始种群内个体数P0=10;N0=20。捕食者死亡率d2=0.6;猎物种群增长率r1 =0.9;g=0
4、.5;C=0.1。代时为602. 改变捕食者死亡率d2,观察实验结果,给出生态学描述及解释。3. 改变猎物种群增长率r2, 观察实验结果,给出生态学描述及解释。4. 改变捕食者发现和进攻猎物的效率C,观察实验结果,给出生态学描述及解释。五、【实验结果】1. P0=10;N0=20。d2=0.6; r1 =0.9;g=0.5;C=0.1。代时为602. P0=10;N0=20。d2=0.2/0.4/0.8; r1 =0.9;g=0.5;C=0.1。代时为60从图中可以发现,随着捕食者死亡率d2的增加,两个物种曲线的交联程度减小种群数目波动幅度减小,60代时内,波动周期数目增多。当值降到0.2时,
5、猎物种群几乎灭绝。3. P0=10;N0=20;d2=0.6; r1=0.3/0.5/0.7;g=0.5;C=0.1。代时为60从图中可以发现,随着猎物种群增长率r1的增加,两个物种曲线的交联程度无明显变化,种群数目波动幅度减小,60代时内,波动周期数目增多。当值降到0.3时,捕食者种群几乎灭绝。4. P0=10;N0=20。d2=0.6; r1 =0.9;g=0.5;C=0.07/0.13/0.16。代时为60从图中可以发现,随着捕食者发现和进攻猎物的效率C的增加,两个物种曲线的增大交联程度增大,种群数目波动幅度增大,60代时内,波动周期数目增多。当值升高到0.16时,猎物种群几乎灭绝。结果
6、分析:根据前面四个实验的实验结果,首先2试验中,随着捕食者死亡率d2的增加,捕食者自身种群能够很好的生存,dP/dt=-d2P+C2PN,在保持其他不变的时候,只需要相对较少的猎物就可维持捕食者种群稳定,对猎物的依赖性减弱,导致两个物种曲线的交联程度减小波动幅度减小,相距越远,他们之间的相互影响关系越小。60代时内,波动周期数目增多。当d2降到0.2时,捕食者增长速度快,大量的捕食者捕食猎物,猎物种群几乎灭绝;在实验3中,随着猎物种群增长率r1的增加,dN/dt=r1N-C1 PN,种群数量回复的能力比较强,在前期收到不是这干扰下降后,能够迅速回升。由于捕食者种群的数目决定因素没有变化,因此只是单纯的依据猎物的变化而变化,所以两个物种曲线的波动幅度减小交联程度无明显变化, 60代时内,波动周期数目增多。当值降到0.2时,猎物数量少,大量的捕食者死亡,二猎物数目回升慢,导致捕食者的继续死亡,捕食者种群几乎灭绝。在实验4中,随着捕食者发现和进攻猎物的效率C的增加,捕食者捕获猎物的数目多,使猎物数目急剧减少,单次减少量增加因此两个物种曲线的波动幅度增大交联程度增大,、60代时内,波动周期数目增多。当值升高到0.16时,猎物种群几乎灭绝。捕食者也难以生存。【参考文献】娄安如, 牛翠娟. 基础生态学实验指导M. 第2版. 北京:高等教育出版社,