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1、标准实用文案
基础生态学实验
Lotka-Volterra 捕食者 - 猎物模型模拟
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标准实用文案
2、
【实验原理】
dN/dt=r1N-C1NP 猎物种群动态
dP/dt=-r2N+C2NP 捕食者种群动态
N ：猎物的密度
r1 ：猎物种群的增长率
C1：捕食者发现和进攻猎物的效率， 即 平均每一捕食者捕食猎物的常数
P：捕食者密度
-r2 ：捕食者在没有猎物时的条件下的死亡率
C2：捕食者利用猎物而转变为更多捕食者的捕食常数
3、
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【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。
【实验器材】
1
4、、 计算机
2、 模拟运行软件
3、种群生物学模拟软件包（ Populus ），5.5 版本，美国明尼苏达大学
【实验步骤】
设置初始值，之后保持 N0 、P0 不变，分别改变 d2 、g、r1 、c 的大小（具
体数据见下表），观察记录每组数据下捕食者 - 猎物模型中两种群密度变化情况，
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与对照组进行比较。
实验数据设置记录表
组别
N0
P0
d2
g
r1
C
对照组
50
5、
60
0.2
0.25
0.6
0.015
实验组 1
50
60
0.3
0.25
0.6
0.015
实验组 2
50
60
0.2
0.10
0.6
0.015
实验组 3
50
60
0.2
0.25
0.8
0.015
实验组 4
50
60
0.2
0.25
0.6
0.025
实验组 5
50
60
0.2
0.25
0.6
0
【实验结果与分析】
Part I 研究捕食者 - 猎物模型中两种群密度变化情况与捕食者死亡率（ d ）
6、的关系
图 1.1 对照组捕食者—猎物模型种群密度随时间变化的图（ d=0.2 ）
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图 1.2 实验组 1 捕食者—猎物模型种群密度随时间变化的图（ d=0.3 ）
7、
图 1.3 对照组捕食者—猎物模型种群密度图（ d=0.2 ）
图 1.4 实验组 1 捕食者—猎物模型种群密度图（
d=0.3 ）
表 1 研究种群密度变化情况与 d 的关系实验数据记录表
组别 d 2 捕食者密度 猎物密度 N 猎物增长为 0 捕食者增长为
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P 波动区间
波动区间
时的 P值
0
8、时的N值
对照组
0.2
25--60
20--110
40
54
实验组 1
0.3
20--60
30--160
40
60
由以上图表可知：
捕食者死亡率 d 增长对猎物种群密度变化的影响反而要大于其对捕食者种群
密度的变化。 d 减小，可见猎物种群密度明显增加，且两者种群密度波动周期变
长。
这是由于捕食者死亡率 d 直接影响捕食者密度，使其降低，从而使猎物种群
密度增加，而猎物种群密度的增加又利于捕食者繁殖， 使捕食者种群增加。综上，
多方面因素的作用导致猎物种群密
9、度明显增加，而捕食者种群密度基本不变。
Part II 研究捕食者 - 猎物模型中两种群密度变化情况与转化常数（ g ）的关系
图 2.1 对照组捕食者—猎物模型种群密度随时间变化的图（ g=0.25 ）
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图 2.2 实验组
10、 2 捕食者—猎物模型种群密度随时间变化的图（ g=0.1 ）
图 2.3 对照组捕食者—猎物模型种群密度图（ g=0.25 ）
图 2.4 实验组 2 捕食者—猎物模型种群密度图（
g=0.1 ）
表 2 研究种群密度变化情况与 g 的关系实验数据记录表
组别 g 捕食者密度 P 猎物密度 N
11、波 猎物增长为 0 时 捕食者增长为 0
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波动区间
动区间
的 P 值
时的N值
对照组
0.25
25--
60
20--
110
40
54
实验组 2
0.10
10--
55
30--
350
40
135
由以上图表可知：
转化常数 g 增长对猎物种群密度变化的影响反而要大于其对捕食者种群密度
的变化。 g 减小，可见猎物种群密度明显增加，波动变大，且两者种群密度波动
周期变长。
这是由于在
12、捕食效率不变的情况下，转化常数 g 降低，会使捕食者种群密度
降低，而捕食者种群密度的又利于猎物繁殖，使猎物种群增加。综上，多方面因
素的作用导致猎物种群密度明显增加，而捕食者种群密度稍微变小。
Part Ⅲ 研究捕食者 - 猎物模型中两种群密度变化情况与猎物增长率（ r ）的关系
图 3.1 对照组捕食者—猎物模型种群密度随时间变化的图（ r=0.6 ）
13、
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图 3.2 实验组 2 捕食者—猎物模型种群密度随时间变化的图（ r=0.8 ）
图 3.3 对照组捕食者—猎物模型种群密度图（ r=0.6 ）
图 3.4 实验组
14、 2 捕食者—猎物模型种群密度图（
r=0.8 ）
表 3 研究种群密度变化情况与 r 的关系实验数据记录表
组别 r 捕食者密度 P 猎物密度 N 波 猎物增长为 0 时 捕食者增长为 0
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波动区间
动区间
的 P 值
时的N值
对照组
0.6
25--
60
20--
110
40
54
实验组 3
0.8
48--
60
40--
68
54
54
由以上图表可知：
猎物增长率 r 的增长对猎物、
15、捕食者种群密度变化均有影响。 r 增大，可见猎
物种群密度波谷值增大， 而波峰值降低； 捕食者密度波谷值增大， 而波峰值基本
不变。
这是由于猎物增长率 r 直接影响猎物密度，使其增大，而猎物种群密度的增
加又利于捕食者繁殖， 使捕食者种群增加； 捕食者的增加又抑制猎物的增加。 综
上，多方面因素的作用导致猎物种群密度波谷值增大， 而波峰值降低； 捕食者密
度波谷值增大，而波峰值基本不变。
Part Ⅳ 研究捕食者 - 猎物模型中两种群密度变化情况与捕食效率（ c）的关系
16、
图 4.1 对照组捕食者—猎物模型种群密度随时间变化的图（ c=0.015 ）
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图 4.2 实验组 2 捕食者—猎物模型种群密度随时间变化的图（ c=0.025 ）
17、
图 4.3 对照组捕食者—猎物模型种群密度图（ c=0.015 ）
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图 4.4 实验组 2 捕食者—猎物模型种群密度图（
c=0.025 ）
18、
图 4.5 实验组 5 捕食者—猎物模型种群密度随时间变化的图（ c=0 ）
表 4
研究种群密度变化情况与 c
的关系实验数据记录表
组别
c
捕食者密度
P 猎物密度N波
猎物增长为 0 时
捕食者增长为0
波动区间
动区间
的 P 值
时的N值
对照组
0.015
25--60
20--110
40
54
实验组 4
0.025
5--60
3--170
25
40
实验组 5
0
0
J 型增
19、长
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由以上图表可知：
捕食效率 c 的增长对猎物、捕食者种群密度变化均有影响。 c 增大，可见两
者种群密度波动幅度均变大。 当捕食效率 c 为 0 时，猎物没有天敌， 且资源环境
无限，所以其呈 J 型增长，而捕食者由于没有食物而灭绝。
这是由于捕食效率 c 增大，猎物变少，捕食者增多，捕食者的增加又抑制猎
物的增加。导致两者种群密度以较大幅度波动。
【实验结论】
对捕食者—猎物模
20、型的解释：
刚开始的时候由于被捕食者的数量较多使得捕食者的食物充足， 在较短的时
间内数量增加较明显，幅度较大，但是，随着捕食者的数量增加，被捕食者被捕
食的几率也上升种群数量就会急剧下降， 由于食物的减少， 捕食者的生存环境变
得恶劣，个体的生存受到威胁，群体的发展受到制约，最终使得种群数量减少，
捕食者的减少使得被捕食者的生存环境得以改善， 数量增加，同时被不是这的食
量增加是捕食者的生存状况得以改善， 所以，随着被捕食者数量的增加， 捕食者
的种群也在同步增长，随着捕食者种群的扩大， 被捕食者的生存又一次受到限制，
就这样，捕食者与被捕食者的种群的变化互相制约、影响，交替增长与减小。
捕食者死亡率、猎物生长率、捕食效率、转化效率分别对捕食者、猎物种群
密度变化幅度及周期有一定的影响。
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基础生态学实验Lotka-Volterra捕食者-猎物模型模拟
