森林生态学实验指导书 林学院森林生态教研室 二OO四年十二月
森林生态学实验指导书 林学院森林生态教研室 二○○四年十二月
实验一种群生命表的编制与存活曲线 一、目的和意义 生命表是描述种群死亡过程及存活情况的一种有用工具。可以体现各年龄或各年龄组的 实际死亡数、死亡率、存活数目和群内个体未米预期余年（即平均期望年龄）。生命表的意 义在于提供一个分析和对比种群个体起作用生态因子的函数数量基础。也可以利用生命表中 的数据。描述存话曲线图.说明种群冬年龄组在生命过程中的数量：说明不同年龄的生存个 体随年龄的死亡和生存率的变化情况。由于动物和植物在年龄的区分上有所不同，因此，在 编制生命表时也会有所差别。本实验以动物的生命表为例，来说明生命表 的编制原理和方法 如进行人口调查时，可以通过调查几个不同地区（如城市与农村：污染地区与非污染地 区)的人口年龄结构，编制生命表加以分析比较。 二、仪器、设备及材料 调查或利用已有的资料，如利用调查某地区斑羚种群的年龄数据编制生命表，原始数据 见表1-。 表1-1根据调查某地斑羚数据偏制生命表 年龄(X) 开始生存数 从x到(x+1)期的 死老 ( 死亡数(d) 期望平均年龄（心，） 平均存活数(Lx (10004) 100 945 2 880 3 865 800 5 735 6 415 249 8 132 99 10 66 11 33 12 利用调查某地区人口年龄结构编制生命表，见表12。 表12根据调杏某地区人口统计数据偏制生企表 n.(男性) n.(女性) d. 10000 100000 97708 97937 g6100 96246 1095662 95930 15 95331 9568 20 94722 95227 93764 94621 30 92694 93981 35 91519 93102
1 实验一 种群生命表的编制与存活曲线 一、目的和意义 生命表是描述种群死亡过程及存活情况的一种有用工具。 可以体现各年龄或各年龄组的 实际死亡数、死亡率、存活数目和群内个体未来预期余年（即平均期望年龄）。生命表的意 义在于提供一个分析和对比种群个体起作用生态因子的函数数量基础。 也可以利用生命表中 的数据，描述存活曲线图，说明种群各年龄组在生命过程中的数量；说明不同年龄的生存个 体随年龄的死亡和生存率的变化情况。由于动物和植物在年龄的区分上有所不同，因此，在 编制生命表时也会有所差别。 本实验以动物的生命表为例， 来说明生命表的编制原理和方法。 如进行人口调查时，可以通过调查几个不同地区（如城市与农村；污染地区与非污染地 区）的人口年龄结构，编制生命表加以分析比较。 二、仪器、设备及材料 调查或利用已有的资料，如利用调查某地区斑羚种群的年龄数据编制生命表，原始数据 见表 11。 表 11 根据调查某地斑羚数据编制生命表 年龄（X） 开始生存数 （nx） 死亡数（dx） 从 x 到（x+1）期的 平均存活数（Lx） 期望平均年龄 （ex） 死亡率 （1000qx） 0 1000 1 945 2 880 3 865 4 800 5 735 6 415 7 249 8 132 9 99 10 66 11 33 12 0 利用调查某地区人口年龄结构编制生命表，见表 12。 表 12 根据调查某地区人口统计数据编制生命表 x nx（男性） dx Lx ex nx（女性） dx Lx ex 0 100 000 100 000 1 97 708 97 937 5 96 100 96 246 10 95 662 95 930 15 95 331 95 683 20 94 722 95 227 25 93 764 94 621 30 92 694 93 981 35 91 519 93 102
40 g005g 92001 877 90416 0 84584 8842 55 80138 85445 60 71346 81107 6 63313 7399 70 50048 63810 75 34943 49850 20165 33492 85 8566 17708 三、方法与步骤 1、生命表的编牛制方法 (1)划分年龄阶段：划分的方法依动物类别的不同而有所不同。人通常采用5年为 年龄组：鹿科动物等以1年为一年龄组，鼠类以1个月为一年龄组 (2)调查数据：按年龄阶段分别记入表中 如“n ”表示实际观察值或实际调查数 只有一列数值，就可以算出生命表中其他各栏的值。许多生命表习惯采用10的倍数个体为 基础计算。 (3)生命表中各栏数据的关系和计算方法如下： ng+i=Dx-dx qx=d,/ns L2（n+n1)2 TxL+Lx十+L最大 e,=T/ns 式中：X一年龄段， 一在x期开始时的存活数目： d一从x到x+1期的死亡数目 q一从x到x+1期的死亡率： 一x期开始时的平均生命期望或平均余年： 一从X到X+1期的平均存活率： T,一超过x年龄的总个体数。 2。生命表数据米源 (1)死亡年龄数据的调查：收集野外自然死亡动物的残留头骨，可根据角确定死亡年 龄：也可以根据牙齿切片，观察生长环确定年龄：牙齿的磨损程度是确定草食性动物年龄的 常用方法：根据鱼类鳞片上的年轮，推算鱼类的年龄和生长速度：根据鸟类羽毛的特征、头 盖的骨化枯况确定年龄等。死广年龄数据可以制定静本牛合表。 (2)直接观察存活动物数据：观察同一时期出生，同一大群动物的存活情况，调查的 数据可以制定动态生命表。 (3)直接观察种群的年龄数据：根据数据确定种群中每一年龄期有多少个体存活，假 定种群的年龄组成在调查期间不变，如直接用人口普查数据编制生命表，属相对静态生命表。 3。生命存活曲线 生命表是研究种群数量动态的一种方法， 份完整的生命表反映了种群数量动态的特 征，如种群某个发有阶段的死亡原因、死亡数量和表示种群时间特征的存活率等 生命存活曲线是以生命表中年龄(x)为横坐标，相对年龄存活数()的常用对数值
2 40 89 958 92 002 45 87 773 90 416 50 84 584 88 423 55 80 138 85 445 60 73 346 81 107 65 63 313 73 993 70 50 048 63 810 75 34 943 49 850 80 20 165 33 492 85 8 566 17 708 三、方法与步骤 1、生命表的编制方法 （1）划分年龄阶段：划分的方法依动物类别的不同而有所不同。人通常采用 5 年为一 年龄组；鹿科动物等以 1 年为一年龄组，鼠类以 1 个月为一年龄组。 （2）调查数据：按年龄阶段分别记入表中。如“nx”表示实际观察值或实际调查数， 只有一列数值，就可以算出生命表中其他各栏的值。许多生命表习惯采用 10 的倍数个体为 基础计算。 （3）生命表中各栏数据的关系和计算方法如下： nx+1=nxdx qx=dx/nx Lx=（nx+nx+1）/2 Tx=Lx+Lx+1+…+L 最大 ex=Tx/nx 式中：x—年龄段； nx—在 x 期开始时的存活数目； dx—从 x 到 x+1 期的死亡数目； qx—从 x 到 x+1 期的死亡率； ex—x 期开始时的平均生命期望或平均余年； Lx—从 x 到 x+1 期的平均存活率； Tx—超过 x 年龄的总个体数。 2．生命表数据来源 （1）死亡年龄数据的调查：收集野外自然死亡动物的残留头骨，可根据角确定死亡年 龄；也可以根据牙齿切片，观察生长环确定年龄；牙齿的磨损程度是确定草食性动物年龄的 常用方法；根据鱼类鳞片上的年轮，推算鱼类的年龄和生长速度；根据鸟类羽毛的特征、头 盖的骨化情况确定年龄等。死亡年龄数据可以制定静态生命表。 （2）直接观察存活动物数据：观察同一时期出生，同一大群动物的存活情况，调查的 数据可以制定动态生命表。 （3）直接观察种群的年龄数据：根据数据确定种群中每一年龄期有多少个体存活，假 定种群的年龄组成在调查期间不变， 如直接用人口普查数据编制生命表， 属相对静态生命表。 3．生命存活曲线 生命表是研究种群数量动态的一种方法，一份完整的生命表反映了种群数量动态的特 征，如种群某个发育阶段的死亡原因、死亡数量和表示种群时间特征的存活率等。 生命存活曲线是以生命表中年龄（x）为横坐标，相对年龄存活数（nx）的常用对数值
为纵坐标。因此，在某一特定时刻，种群同龄个体随时间移动而减少，可以用一条曲线表示， 这条曲线称存活曲线。存活曲线大致可分为三大类型： A型：凸型的存活曲线，表示种群在接近于生理寿命之前，只有个别死亡，即几乎所有 个体都能达到生理寿 B型：呈对角线的存活曲线，表示各年龄期的死亡率是相等的。 C型：凹型的存活曲线，表示幼体的死亡率很高，以后的死亡率低而稳定。 4.昆虫生命表和关键因子的分析 许名生物什代不重香。每年贝有一个繁销季节（加尽 图11稻纵卷叶螟关使因子分析 虫， 这些生物在同一时刻没有年龄结构， 这时存活率可 以通过自然种群由卵到成虫的各个发育阶段的数量统计。 如幼虫、蛹和成虫。如果能同时观察气候条件、捕食天敌、 0 寄生物和疾病的影响，就能估计出各种致死因素所造成的 死亡率，分析影响昆虫生存的关键因子。 昆虫生命表与一般生命表有3方面不同：①x年龄的 分期采用卵 幼虫龄期等发有阶段来代替一般的物理时 间：②把各发育阶段的d.分为因不同死亡因素而造成的分 值：③在生命表中，把性比和产卵率的变化，换算成为死 亡率（如表1.3）。 关键因子分析是昆虫生命表研究的一个进展，它必须 具备多年生命表研究的资料。现介绍分析关键因子的两种 5「 方法。 (1)K值图解法：将生命表中n,取对数，并按下面。 公式计算出k和K的值： ki=lg(nx/nx) K-Ek=kj+kz 式中：k 前后两个阶段存活数对数之差： 197989为1%0*1 K- -整个世代的所有各阶段k:值之和。 以年份为横坐标，以k和K值为纵坐标作出关键因子分析图。通过目测比较，哪一条 k值的曲线与K值的曲线图形最相似，即该阶段死亡因子为关键因子。图1-1为稻纵卷叶螟 的关键因子分析图 由图可以看出k对K值的波动影响最大，变化趋势最相似。因此，可 确定k为这些年份种群动态的关键因子 表1-3舞毒懒种群的生命表 x(岭期)。(x期开始的在活数) d.(死亡原因) Dx(x期死亡数)（死亡） 寄生 82.5 15 550 82 1 合讨 165.S 1~Π龄幼虫 385 扩散等 37 鼠捕食 4g5 20 V-龄幼虫 2425 寄虫。疾病 12.1 167.3 69 227.9 94 前蛹 14.6 捕食等 2.9 脊椎动物捕食 9.8 84 蛹 11.7 其他 0.5
3 为纵坐标。因此，在某一特定时刻，种群同龄个体随时间移动而减少，可以用一条曲线表示， 这条曲线称存活曲线。存活曲线大致可分为三大类型： A 型：凸型的存活曲线，表示种群在接近于生理寿命之前，只有个别死亡，即几乎所有 个体都能达到生理寿命。 B 型：呈对角线的存活曲线，表示各年龄期的死亡率是相等的。 C 型：凹型的存活曲线，表示幼体的死亡率很高，以后的死亡率低而稳定。 4．昆虫生命表和关键因子的分析 许多生物世代不重叠，每年只有一个繁殖季节（如昆 虫），这些生物在同一时刻没有年龄结构，这时存活率可 以通过自然种群由卵到成虫的各个发育阶段的数量统计， 如幼虫、蛹和成虫。如果能同时观察气候条件、捕食天敌、 寄生物和疾病的影响，就能估计出各种致死因素所造成的 死亡率，分析影响昆虫生存的关键因子。 昆虫生命表与一般生命表有 3 方面不同：①x 年龄的 分期采用卵、幼虫龄期等发育阶段来代替一般的物理时 间； ②把各发育阶段的 dx分为因不同死亡因素而造成的分 值；③在生命表中，把性比和产卵率的变化，换算成为死 亡率（如表 13）。 关键因子分析是昆虫生命表研究的一个进展，它必须 具备多年生命表研究的资料。现介绍分析关键因子的两种 方法。 （1）K 值图解法：将生命表中 nx取对数，并按下面 公式计算出 ki 和 K 的值： ki=lg(nxi/ nxi1) K=∑ki=k1+k2+…+ki 式中：ki——前后两个阶段存活数对数之差； K——整个世代的所有各阶段 ki 值之和。 以年份为横坐标，以 ki 和 K 值为纵坐标作出关键因子分析图。通过目测比较，哪一条 ki 值的曲线与 K 值的曲线图形最相似，即该阶段死亡因子为关键因子。图 11 为稻纵卷叶螟 的关键因子分析图。由图可以看出 k4对 K 值的波动影响最大，变化趋势最相似。因此，可 确定 k4为这些年份种群动态的关键因子。 表 13 舞毒蛾种群的生命表 x（龄期） nx（x 期开始的存活数） dx（死亡原因） Dx（x 期死亡数） qx（死亡） 卵 550 寄生 其他 合计 82.5 82.5 165.5 15 15 30 Ⅰ~Ⅲ龄幼虫 385 扩散等 37 Ⅳ~Ⅵ龄幼虫 242.5 鼠捕食 寄虫，疾病 其他 合计 48.5 12.1 167.3 227.9 20 5 69 94 前蛹 14.6 捕食等 2.9 蛹 11.7 脊椎动物捕食 其他 9.8 0.5 84 4 图 11 稻纵卷叶螟关键因子分析
10.3 成虫 性比(30早006) 1.0 30 一世代 519.6 99.93 (2)数量分析法：绘图目测法简单，一目了然，易堂握，但有时几条曲线波动的形状 相似，目测难以确定关键因子，数量分析法可以解决这一缺陷。其数据与上述方法一样，得 出多年积累的K和K值，将k值放在v值，以K值放在x轴上，即以k.为因变量，K为白 变量 分别求出K值对应点K的回归系数b,斜率b最大的k为关键因子，其他死亡因 对种群密度变化的相对重要性可由b值的大小来确定。各回归系数之和应接近于1。 实验二生物气候图解 一、目的 掌握利用气象资料进行气候分析的图解方法，并了解这种方法的生态学意义。 二、仪器准备 格纸、直尺、铅笔、绘图笔、中国植被图。 三、一般说明 绘制气候图解是提供各地气候状况的经奥方法，对比各地的气候图解，可以较快地弄清 不同地区生气候的异同，从而找出生物气候与生物类群之间的联系。 常用的图解法之一是由Caussen与Walter提出的，主要是用月平均温度和月平均降水量 的匹配关系来表示生物气候类型，其具体做法如图21。 另外一种图解方法比Wacr图解简单些，即以纵坐标表示温度，横坐标表示降水，按某 地月平均气温与月平均降水量在图上找出各自的坐标位置.用来表示 个地区的生物气候特 征（图2-2）。把不同地区的气候图绘在同一图上，对不同的气候图进行比较，可以看出各 地区生物气候的异同。 如果对某一物种（植物或动物）的最适条件和忍耐范用研究清楚的话，通过作图并与气 候图解进行比较，便可确定该物种可能定居的地区。 四、实验步骤 先将研究地区代表气象台站的气象资料按图中所需要的项日查找出来，再依此数据做 图。本实验选取全国8个气象台站，其有关数据列入表21，要求每个同学按此数据做出 Walter气候图解及Dajoz气候图解。最后阅读中国植物图，并对照两种气候图解，写一简要 报告，说明以上8个地区的生物气候特点
4 合计 10.3 88 成虫 1.4 性比（30♀:00♂） 1.0 70 一世代 …… …… 519.6 99.93 （2）数量分析法：绘图目测法简单，一目了然，易掌握，但有时几条曲线波动的形状 相似，目测难以确定关键因子，数量分析法可以解决这一缺陷。其数据与上述方法一样，得 出多年积累的 Ki 和 K 值，将 ki 值放在 y 值，以 K 值放在 x 轴上，即以 ki 为因变量，K 为自 变量，分别求出 K 值对应点 K 的回归系数 b，斜率 b 最大的 ki 为关键因子，其他死亡因子 对种群密度变化的相对重要性可由 b 值的大小来确定。各回归系数之和应接近于 1。 实验二 生物气候图解 一、目的 掌握利用气象资料进行气候分析的图解方法，并了解这种方法的生态学意义。 二、仪器准备 格纸、直尺、铅笔、绘图笔、中国植被图。 三、一般说明 绘制气候图解是提供各地气候状况的经典方法，对比各地的气候图解，可以较快地弄清 不同地区生气候的异同，从而找出生物气候与生物类群之间的联系。 常用的图解法之一是由 Caussen 与 Walter 提出的， 主要是用月平均温度和月平均降水量 的匹配关系来表示生物气候类型，其具体做法如图 21。 另外一种图解方法比 Walter 图解简单些，即以纵坐标表示温度，横坐标表示降水，按某 地月平均气温与月平均降水量在图上找出各自的坐标位置， 用来表示一个地区的生物气候特 征（图 22）。把不同地区的气候图绘在同一图上，对不同的气候图进行比较，可以看出各 地区生物气候的异同。 如果对某一物种（植物或动物）的最适条件和忍耐范围研究清楚的话，通过作图并与气 候图解进行比较，便可确定该物种可能定居的地区。 四、实验步骤 先将研究地区代表气象台站的气象资料按图中所需要的项目查找出来，再依此数据做 图。本实验选取全国 8 个气象台站，其有关数据列入表 21，要求每个同学按此数据做出 Walter 气候图解及 Dajoz 气候图解。最后阅读中国植物图，并对照两种气候图解，写一简要 报告，说明以上 8 个地区的生物气候特点