富食悖論的種群動態(tài)機制——模型分析與實驗檢驗.pdf

1、種群動力學模型是用以描述種群與種群，種群與其生境間相互作用的動力學關系的數(shù)學模型，研究人員可以利用該模型描述、預測甚至調控自然界物種的發(fā)展過程與趨勢，該模型已在理論生態(tài)學、經(jīng)濟學、資源開發(fā)與管理、環(huán)境評估與管理等方面得到廣泛應用。
　　 被捕食者與捕食者相互作用是物種種群間相互作用的基本關系之一，是生態(tài)學領域的研究熱點。Rosenzweig(1971)利用數(shù)學模型研究簡單的被捕食者-捕食者系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)隨著營養(yǎng)物質供應的不斷增加，系

2、統(tǒng)將變得不再穩(wěn)定，紊亂性增強，最終導致系統(tǒng)內的物種滅亡。其將此現(xiàn)象稱之為“富食悖論”。隨后，研究人員相繼進行了大量的實驗驗證。然而，許多實驗結果和自然系統(tǒng)并不能夠支持Rosenzweig(1971)的理論。針對這些矛盾，過去幾十年，許多生態(tài)學家進行了大量數(shù)學建模與實驗提出了各種不同的解釋機制。
　　 本文分別采用模型分析和實驗檢驗的方法，從如下兩個方面對“富食悖論”的種群動態(tài)機制進行了研究:(1)以三種收獲速率間歇收獲捕食者種群

3、，探討其如何分別影響比率依賴和被捕食者依賴型被捕食者-捕食者系統(tǒng)動態(tài);(2)“不合口味的被捕食者”能否通過其與捕食者間的弱相互作用，起到穩(wěn)定被捕食者-捕食者系統(tǒng)的種群動態(tài)作用？得到以下結果:
　　 1利用數(shù)學建模研究發(fā)現(xiàn):間歇收獲捕食者對于不同的被捕食者-捕食者模型種群發(fā)展趨勢能夠產生不同的影響。在中收獲率(20％/3天)策略下，兩模型結果都為捕食者和被捕食者種群能夠穩(wěn)定共存，在高收獲率(40％/3天)策略下，兩模型結果同樣都表

4、現(xiàn)為被捕食者增長至K值，而捕食者趨向于滅亡。而在低收獲率(10％/3天)策略下，比率依賴型模型結果為捕食者和被捕食者種群穩(wěn)定共存，被捕食者依賴(HollingⅡ)型模型結果為系統(tǒng)種群密度出現(xiàn)大幅度波動，系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定狀態(tài)。
　　 2利用受控實驗發(fā)現(xiàn):不論是貧營養(yǎng)還是富營養(yǎng)條件，當大型溞(Daphniamagna)僅僅以小球藻(Chlorellasp.)為餌料時，系統(tǒng)在實驗結束時大型溞的種群密度為0mg/L，而當大型溞以小球藻和

5、無毒銅綠微囊藻(Micocystisaeruginosa)469混合藻為餌料時，實驗結束時大型溞的種群密度都為0.25mg/L，顯著大于0。由此可以得出結論:“不合口味的被捕食者”即無毒銅綠微囊藻469可以起到穩(wěn)定被捕食者-捕食者（藻-溞）系統(tǒng)種群動態(tài)的作用。
　　 然而，自然生態(tài)系統(tǒng)要比模型和實驗室系統(tǒng)復雜很多，各種不同機制可能聯(lián)合起到穩(wěn)定自然系統(tǒng)的作用。因此，闡釋生態(tài)系統(tǒng)的內在機制是極其重要的生態(tài)學研究內容。此外，對于被捕食