普通生态学实验指导书

生态学教研室

2011.05.09

2 目 录

实验一 水体初级生产力的测定............................................................1

实验二 不同水体 COD的测定.............................................................4

实验三 种群生命表的编制与存活曲线................................................6

实验四 Logistic 方程参数的估计和曲线的拟合—动物种群在有限环

境中 Logistic方程的拟合........................................................8

实验五 种群空间分布格局的调查.......................................................11

实验六 不同物种的空间生态位分析..................................................13

实验七 用标记重捕法估计动物种群的数量......................................18

1 实验一 水体初级生产力的测定

不同水体溶解氧含量的测定

一、实验目的

陆地上植物合成的有机物有一部分进入水体，但大多数湖泊、池塘利水库

中，主要是有水体中浮游植物制造有机物，进行初级生产。因此，测定浮游植

物初级生产量，对了解水体的特点和生产性能具有重要意义。

二、实验原理：

浮游植物在叶绿素作用下，利用太阳能进行光合作用，把自然界的无机碳

合成本身的有机碳并同时放出氧气。因此，可以根据其释放的氧气量来计算其

生产量，其反应公式为：6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2

浮游植物初级生产量可分为总生产量(Gross production，PG)和净生产量

（Net production，PN)。PG 是指浮游植物在单位时间、单位空间内合成的全部

有机物量。PN 是指浮游植物毛生产量扣除其本身呼吸消耗后所剩余的初级生产

量。

三、实验用品

1．试剂

按 GB 7489—87《水质溶解氧的测定碘量法》执行。

2．采样设备

样品瓶：容量 150～250 ml 具磨口玻塞的细口试剂瓶．白瓶应厚薄均匀、

无色透明；黑瓶可用棕色瓶瓶外套黑布袋或涂黑漆等。

采水器：容积为 2.5～5.0 L 的改良北原式采水器。另外，备有若干套瓶夹、

浮子等。

四、实验操作

1．测定步骤：

1．1 采样：采样器的容积大小应根据所用的黑白瓶的容量来确定，即在作溶氧

测定时要求有 2～3 倍的水溢出水样瓶。例如用 150ml 的黑白瓶，则采水器容量

需要 2 L 以上(150ml×3＝450ml)；每层挂 l 白瓶和 l 黑瓶，再加 l 初始氧瓶，

共需灌瓶 3 个(450×3=1 350m1)。

2 为了计算单位面积的水柱生产量，必须在不同水深分层采样。采样层次的

确定可用几种方法。

(1)同定层次：在浅水水体(水深 3m 左右，水团混合均匀的)，可分为 0.0、0.5、

1.0、2.0、3.0 m 四层。深水水体，如透明度在 2m 以下的，也可用固定层次法，

即在 0.0、0.5、l.0、2．.0、3.0、4.0m 处采样，再在较深水层中采 1～2 个样

品即可。透明度较大的深水水体，则最好根据透明度和水下照度值确定层次。

(2)按透明度值确定采样层次：因浮游植物的光合作用强弱与透明度有关，故可

先测定透明度，然后在水表(0.0m)、透明度的 0.5 倍、l 倍、2 倍、3 倍处采样。

(3)按水下照度确定采样层次： 先测定水表(0.0m 即水刚淹没照度计探头时)的照

度，然后在水表照度的 50％、25％、10％和 l％处的深度分层采样。因为初级

生产量主要在有光层，所以采样层次的安排也应着重于这一层，特别应该注意

测到最高的光合作用层。

1．2 灌瓶：每个层次需灌满白瓶 2 个或 2 个以上，黑瓶 1 个。白瓶中 1 个用以

测定初始溶氧量(即采样的水中已有溶氧量)，其余的瓶灌满水样后用塑料薄膜

和橡皮筋把瓶塞扎紧后悬挂到原采样水深处。灌瓶方法应按测定溶氧的要求进

行。

用作测定初始溶氧量的水样瓶立即固定，其余水样瓶盖上瓶塞，瓶内不应

有任何气泡，已灌满水样尚未放入水中的瓶应放在阴暗处，避免目光直射。

1．3 曝光：各层次采样和灌瓶结束后，将各层次的黑白瓶按组分别悬挂到原来

的采水深度，进行曝光。

挂瓶方法可根据情况自行设计，以保持瓶的垂直和水平位置稳定和不遮光

为原则。

水样灌装于瓶中后，瓶中的理化和生物情况与在天然水体中是不同的，而

且随曝光时间的延长，发生越来越大的变化，从这点考虑，曝光时间不宜过长。

但曝光时问过短(不足一昼夜)，又会带来溶氧变化太小、测定误差大以及换算

为日产量时的困难和误差。因而一般仍建议曝光 24h。在工作条件不允许或生产

量和呼吸量极高时，可考虑缩短时间为半天(日出到中午或中午到日落)或 4～

6h(如 10：00～14：00)。每次测定的开始时间最好相近，如在上午 8：00～10：

00 期间。

1．4 终止曝光：将黑白瓶从各水层中取出并按溶氧测定要求固定溶氧，需将瓶

置放于阴暗容器中，带回实验室测定溶氧。

3 如发现瓶中有气泡，在固定溶氧时应将瓶倾斜，小心取出瓶塞，不使气泡逸出，

再加入固定剂。

1．5 浴解氧测定

按水质分析标准方法滴定各瓶溶氧量。由于黑白瓶测氧法测算初级生产量

是根据各瓶中溶氧量的变化和差别，因此，溶氧的测定极为重要，特别是测定

的精密度(重复性)更为重要。应根据水样中有机物含量或其他干扰物质的存在

情况选择恰当的溶氧测定的修正法。

五、实验结果

实验结果计算

白瓶中不仅有浮游植物的光合作用，而且还包括了所有群落中生物(细菌、

浮游植物、浮游动物)的呼吸作用。黑瓶中则无光合作用而只有呼吸作用。一般

将白瓶中曝光前后溶氧量的变化作为净初级生产量；黑瓶中曝光前后溶氧量的

变化作为呼吸作用量。

计算公式：

t

I L P B B

N   

t

D L P B B

G   

t

D I R B B

  

式中：

PN——净初级生产量，mg·L -1 ·d -1 ；R——呼吸作用之耗氧量，mg·L -1 ·d -1 ；

PG——毛初级生产量，mg·L -1 ·d -1 ；LB——白瓶曝光后溶氧量，mg·L -1 ；LB——

初始溶氧量，mg·L -1 ；DB——黑瓶曝光后溶氧量，mg·L -1 ；△t——曝光时间，d。

2.6.1 单位体积日生产量的计算如果曝光时间为 24 h，则上述溶氧值(单位为

mg．L -1 )就成为单位体积日生产量(单位为 mg·L -1 ·d -1 或 g·m 3 d -1 )。

如果曝光时间为半天溶氧值可乘以 2，得日毛生产量(P)；如曝光时间 l～

6h，则需事先确定各该时间内生产量占全日生产量的％值(通过实际测定或由资

料查得)，再换算为日生产量。

六、实验报告要求

实验操作过程准确，得到并写出完整的原始数据和记录，计算出不同水体

溶解氧含量，实验结果正确，有实验结论与分析。卷面清洁。

4 实验二 不同水体 COD的测定

一、实验目的

COD 实质是水体有机污染的主要指标之一， 通过本实验掌握化学需氧量的测

定方法。

二、实验原理

在强酸性溶液中，用重铬酸钾氧化水体中的还原物质（主要为有机物）。

根据所消耗的重铬酸钾量，计算水体中的化学需氧量（mg/l）。

用重铬酸钾（或高锰酸钾）为氧化剂，电解产生亚铁离子为还原剂，测定

水体中的 COD 值。其方法依赖于恒电流库仑滴定，遵循库仑定律：

n

M Q W ∙ 

96487

式中：Q—电量(Q)；M—欲测物质的分子量；n—滴定过程中被测离子的电

子转移数；W—欲测物质重量（g）。

样品 COD 值为 Cx(mg/L),取样量为 V(mL),因为 W=CxV/1000；Q=I*t,氧的分

子量为 32，电子转移数为 4，将以上各项带入（1）式整理得：

 





V

t t I L mg COD Cx 1 0

96487

8000 /  ∙  

式中：I—电解电流（mA）；t0—空白试验时，电解产生亚铁离子，标定重

铬酸钾或高锰酸钾的时间；t1—水样试验时电解产生亚铁离子，滴定剩余重铬

酸钾的时间。

水样中的耗氧物质还原一定量的重铬酸钾（或高锰酸钾），剩余的重铬酸

钾（或高锰酸钾）由电解产生亚铁离子还原，直至反应完全，指示电极电位突

变，仪器进入终点状态，终点指示灯点亮，蜂鸣器鸣叫，进而测得样品的耗氧

量。

三、实验步骤

1、取样：在同一地区不同水体中取样作为样品，在保定市区分别取样测定。

2、移液：取 10ml 样品放入消解杯中。

3、加药品：取 1ml 重铬酸钾加入样品中，在加入 2ml 蒸馏水，在加入 17ml

浓硫酸，加热回流 15 分钟，稍冷后加 33ml 蒸馏水，假如 7mlFe2(SO4)溶液，冷

却室温待测。

5 4、开启机器，并进行检测是否正常。检查完毕，再待测的消解杯中加入搅

拌子后放到实验台上，并放入感应器，输入测定水样的体积和事先测定的空白

标定值，输入完毕后开始测定。（如出现不够减的情况，则要加入 3ml 重铬酸

钾重新进行测定）。

5、待测定完毕，记录实验数据。

四、药品仪器

重铬酸钾、Fe2(SO4)溶液、电解池、浓硫酸、HH-5 星化学耗氧量测定仪

五、实验报告

通过实验数据具体分析不同水体的 COD 的变化情况，并对水体污染状况作

出推断。

6 实验三 种群生命表的编制与存活曲线

一、实验目的和要求

掌握生命表的编制及存活曲线的绘制，学会分析生命表，理解生命表中各

参数的生物学意义。

二、实验原理

生命表是描述种群死亡过程及存活情况的一种有用工具。生命表可以分为

动态生命表、静态生命表和综合生命表。在动态生命表中数据栏目包括：x(年

龄段)； nx (x 期开始时存活数目)；lx(x 期开始时的存活率)；dx(x 到 x+1 期

间的死亡数目)； qx(x 到 x+1 期间的死亡率)；Lx(x 到 x+1 期间的平均存活率)；

Tx(超过 x 年龄的总个体数)； ex(x 期开始时的平均生命期望或平均余年)。

三、实验步骤

1、生命表的编制方法

（1）划分年龄阶段：划分的方法以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。（见参考书）

x x x d n n   1

x x x n d q / 





2 / 1    x x x n n L

最大 L L L T x x x        1

x x x n T e / 

1 /n n l x x 

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。lx——在年龄组开始时存活个体的百分数。

2、生命表数据来源

（1）野外调查不同年龄阶段的存活数，编制静态生命表。

7 （2）直接观察存活动物数据，编制动态生命表。

（3）利用已有的数据资料。

根据调查某地斑羚年龄数据编制生命表

年龄

（x） 开始生存数

（nx） 死亡数

（dx） 存活个体的

百分数 （lx） 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

3、生命存活曲线的绘制：

（1）绘制方法：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绘制曲线。

（2）存活曲线大致可以分为三大类型：

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。

四、考核要求

理解生命表中各统计参数的生物学意义；掌握生命表的编制和存活曲线的

绘制，对实验结果进行合理分析。

五、实验报告要求

通过实验所得数据，编制出生命表及存活曲线，确定类型，实验结果正确，

卷面清洁。

8 实验四 Logistic方程参数的估计和曲线的拟合—

动物种群在有限环境中 Logistic方程的拟合

一、实验目的和要求

通过实验，了解种群在有限环境中的增长方式，理解环境对种群增长的限

制作用；掌握逻辑斯蒂方程参数的估计、曲线的拟合及逻辑斯蒂增长曲线绘制

方法。

二、实验原理

生物种群在一个有限的环境空间中，不可能无限增长。其密度增长往往先

快后慢， 以致停止增长， 甚至负增长， 这个过程称为种群的逻辑斯蒂增长 （Logistic

growth）， 其增长曲线为 S 形， 可用逻辑斯谛增长方程来描述： dN/dt=rN*(K-N)/K

或 dN/dt=rN*(1-N/K)。

三、实验步骤

模拟草履虫最初密度和每天增长数据→根据实验数据计算 Logistic 方程参

数→计算理论值→描绘 Logistic 实际及理论增长曲线→理论、 实际值进行差异显

著性检验。

1、准备草履虫原液

2、制备草履虫培养液

取小麦若干克，直接放入 1000mL 水中，或者根据学生的人数制备一定量的

培养液，放在 18-20℃的恒温箱中浸泡 2～3d,经过滤即可备用。

3、培养液中草履虫最初密度

①先用玻璃吸管滴一小滴砷汞饱和液于浮游生物计数板上，然后以 0.1ml

移液管抽取 0.05ml 草履虫原液滴在浮游生物计数板上，即可放在显微镜下观察

以固定草履虫的数目。

②按上述方法依次反复取样，观测草履虫原液约 1ml。总计 1ml 原液中的草

履虫数，即可估算出原液中草履虫种群密度。

③抽取草履虫原液，放在制备好的草履虫培养液中稀释，使每毫升培养液

中含草履虫 5～10 只，作为实验第一天的种群密度。取稀释密度的草履虫培养

9 液 200ml，倒在三角烧瓶或烧杯中。培养液与烧杯容积的比例约 2：3 或 2：1，

即培养液不要盛的太满，占烧杯容积的 2/3 或 1/2 即行。为了可靠起见，应在检

测一下烧杯中培养液内草履虫种群密度，正式确定培养液中第一天种群密度，

用清洁纱布罩上，放在 18～20℃的恒温箱中培养。

4、观测

每天定时观测 1 次，并记录草履虫数量的变化情况。如果不补充营养，草

履虫种群密度的增长一般在第五至六天即达顶点。以后，种群密度下降。如果

要把观察草履虫种群增长时间延长几天，需要在实验的中途（第三天和第五天）

加入适量的煮过的稻草段或培养液（相当种群培养液的 1/15～1/20）。这样，草

履虫种群增长时间可延长至第八到九天。

记录观察草履虫种群数量增长到基本平衡状态为止，将观察数据记录在表

中。

培养天

数 观察数

量/只•ml-1 N (K-N)/N Ln(K-N)/N Logistic

方程估计值

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

5、Logistic 方程参数的估计（环境容纳量 K值得确定）

（1）目测法：把观测的数据在坐标纸上描点，由此可以看出种群增长的总

趋势，从图上不仅可以估计渐近线大约在什么范围，而且可以确定出 K 值。

（2）求平均值：在坐标纸上描点，求从平衡点开始到以后几天的平均值。

例如，草履虫增长数在培养第六天达高峰（即平衡），第七至八天不在增长（即

已平衡了），则把第六至八天观测的草履虫数之和除以 3，求得平均值（K）。

（3）公式法：用三点法，按下列公式求 K值。

10

2

2 3 1 3 1 2

2 3 2 1 ) ( 2

N N N N N N N N N K    

式中：N1、N2、N3——分别为时间间隔基本相等的三个种群数量值，要求

时间尽量间隔大一些。

求出 K值以后，将 Logistic 方程变形为：

rt a e N N K    / ) (

两边取对数，即为：

rt a N N K







/ ) ln(

设 y=ln(K-N)/N,b=-r,x=t。则可将 Logistic 方程写为 y=a+bx。利用直线回归

的统计方法求得参数 a 和 b,把求得的值（a、r、N）代入 Logistic 方程，则得到

理论值。将理论值与实际值进行显著性检验，确定无显著性差异，则 Logistic

方程拟合成立。在坐标上描点，然后把各点连接起来，即为 Logistic 曲线。

四、考核要求

掌握逻辑斯蒂方程参数的估计、逻辑斯蒂增长曲线绘制及曲线的拟合、差

异显著性检测。

五、实验报告要求

利用统计学中直线回归知识求出 Logistic 方程参数，计算理论值，并与实

际值进行差异显著性检验。分析推理过程清晰，实验结果正确，有实验结论。

卷面清洁。

11 实验五 种群空间分布格局的调查

一、实验目的

认识种群群落中不同种群个体空间分布上表现的不同类型（随机、集群、

均匀），了解检验空间分布类型的方法，学会运用 1-2 种判断种群空间格局类型

的方法。

二、实验工具

皮尺、铅笔、野外记录表、计算器

三、实验方法和步骤

1、确定样地面积：根据最小面积确定，一般草本应用 1×1m2。

2、 采用邻居格子法在所选样地中划分小样方， 草本可参考 0.1×0.1 ㎡或 0.2

×0.2 ㎡。

3、计数：将每一样方中待测植物的株数记录在野外记录表中。

四、实验结果

1、提交各组的野外记录表格。

2、采用以下方法整理数据

（1）分布系数法（扩散系数法）：该方法根据泊松分布具有方差与均值相

等的性质，来统计和检验野外调查数据。统计量为：

x

s Cx 2 

式中：

x

——均值； 2 s ——方差。

若 Cx=0， 种群属于均匀分布； 0

机分布）；Cx>1，属于集群分布。

（2）C 指数法：

2 2

x

x s C  

12 若 C=0，种群属于随机分布； C<0 ，属于均匀分布； c>0，属于集群分布。

采用 t 检验法测定。

五、实验报告的要求

每人交一份实验报告，用不同的分析方法判断调查植物的种群分布格局，

并分析各分析方法的优缺点。

13 实验六 不同物种的空间生态位分析

一、实验目的

通过实验使学生掌握生态位、生态位宽度、生态位重叠的概念，理解生态

位与高斯竞争排斥原理之间的关系，认识生态位理论在生态学研究中的重要意

义。掌握生态位宽度和生态位重叠的常用测定方法和分析步骤。提高利用数学

方法进行生态学理论分析的能力。

二、实验原理

（一）基本概念

1、生态位的概念及扩展

生态位是指一个物种占据的物理空间及其在生物群落中的结构与功能作用

关系。或者说，一个种的生态位由它生存必须的全部环境因素组成，反映了物

种对环境资源的需求。

概念的扩展：

微生态位：指在镶嵌情况下，物种本身创造的土壤和小气候环境。

更新生态位：指植物种群间伴随群落演替过程发生的生态位变化。

生态位移动：指种群对资源谱利用的变动。生态位移动往往是环境压迫或

种间激烈竞争的结果。

生态位分离：是两个种在资源序列上利用资源的分离程度。

2、生态位宽度：

生态位宽度：是一个物种所利用的各种不同资源的总和。

生态位宽度的测定会受研究者对资源状态的理解和划分的影响。由于生态

位宽度与资源利用呈正相关，特别是养分和生境，因此生态位等同于资源利用

谱。

14 生态位宽度与物种对环境的适应能力和自身的竞争能力有关。一般来说，

生态位宽度越大表明物种对环境的适应能力越强，对各种资源的利用较为充分，

在群落中往往处于优势地位。在多变生境中，物种的适应性能使其对资源的选

择性减弱，生态位宽度增加，从而促进生态位的泛化。生态位泛化的种一般都

具有较强的竞争能力和广泛的适应性，不会处于濒危和稀有的状态。相反，在

稳定生境中，物种的适应能使其对资源的选择性加强，而使生态位宽度变窄，

促进生态位的特化。许多生态位特化的物种竞争能力和适应性较差，因此，种

群容易处于濒危状态。如果生境发生剧烈波动，就可能导致其灭绝。

3、生态位重叠

生态位重叠：指不同物种的生态位之间的重叠现象或共有的生态位空间，

即两个或更多的物种对资源的共同利用状态。

生态位的重叠度更多的是用来研究种间竞争。在生态位重叠情况下，资源

量与供求比以及资源满足生物需要的程度是决定竞争的关键。当资源有限时，

生态位重叠的两个种之间就可能发生竞争排斥作用。如果资源很丰富，两个种

就可以共同利用同一资源而彼此并不会给对方带来损害。

（二）数据分析方法

假设测定得 s 个物种在 r 个资源轴的原始数据，用 nij 表示第 i个物种在 j 个

资源轴的个体数，以 s=2，r=3 为例，一般的计算表格和有关符号如下表。

表 1 生态位宽度与重叠的计算表

资源轴

种

(1) (2) (3) 合计

种1的个体数 n11 n12 n13 N1

种2的个体数 n21 n22 n23 N2

合计 t1 t2 t3 T

种1在第 i轴的的个体数：种 1的总个体数 P11 P12 P13

种2在第 i轴的的个体数：种 2的总个体数 P21 P22 P23

15 结合比率 C1 C2 C3



  r

j j i i n N

1 

  s

i ij j n t

1 

  r

j j t T

1

i ij

j i N n p 

T

t c j

j 

1、生态为宽度测定:

下面给出常用的生态位宽度指数：

（1）Levins 指数、（2）Simpson指数、（3）Shannon-Wiener 指数、（4）

Smith指数、（5）Hurlbert 指数等。

从目前的研究来看，生态位宽度的测定中使用较多的是 Shannon-Wiener 指

数。该指数的计算方法如下： 

     r

j ij ij i p p H B i

1 ln 式中：r 是资源轴的数目；

pij=nij/Ni 是种 i在第 j 资源轴的个体数与种 i在 r 个资源轴上的总个体数之比。

2、生态位重叠测定

（1）Petraitis 特定重叠指数

种 i与种 j 的特定重叠是种 i 的资源利用曲线能够从种 j 的利用曲线中划出

的概率（Petraitis 1979），计算公式为： j i E

j i e SO  ，其中：

) ln ( ) ln (

1 1  

    r

k ik ik r

k ik ik p p p p Eij ， 种 j 与种 i的特定重叠是指种 j 的资源曲线能够从

种 i的利用曲线中划出的概率（Ludwig and Reynolds 1990），其计算公式为：

i j E

i j e SO  ，其中： ) ln ( ) ln (

1 1  

    r

k jk jk r

k ik jk ji p p p p E ，SOij 与 SOji 服从 df=r-1

的 2  分布，可以进行显著性检验来判断种 i与种 j 和 i 的特定重叠是否存在。

对于种 i 与种 j 的特定重叠是否存在的 2  显著性检验的统计量为：

) ln( 2 ij i ij SO N U   ，如果 05 . 0 2   ij U ，则认为种 i和种 j 不存在完全特定重叠；如果

05 . 0 2   ij U ，则认为种 i和种 j 存在特定完全重叠。

16 对于种 j 与种 i 的特定重叠是否存在的 2  显著性检验的统计量为：

) ln( 2 ji j ji SO N U   ，如果 05 . 0 2   ji U ，则认为种 j 和种 i不存在完全特定重叠；如果

05 . 0 2   ji U ，则认为种 j 和种 i存在特定完全重叠。

Petraitis 指数具有良好的统计学特征，能够进行显著性检验，因此结果理论

说服力更强。另外，由于 ji ij SO SO  ，也就是说种 i与种 j 的重叠式不对称的，与

实践情况吻合程度高。

（2）Petraitis 普遍重叠（GO）的测定

生态位普遍重叠是指所有种的资源利用曲线均从共同的利用曲线中划出的

概率（Petraitis 1979，1985；张大勇 2000），它的计算公式为：

E e GO  ，其中： T p c n E S

i r

j ij j ij / )] ln (ln [

1 

  

GO 的 2  显著性检验的统计量为： GO T V ln 2





， df=(s-1)(r-1)， 如果 05 . 0 2   V ，

则认为所有种对之间不存在完全普遍重叠；如果 05 . 0 2   V ，则认为所有种对之间

存在完全普遍重叠。

三、实验器材

皮尺、细绳、小木桩、记录纸、记录笔、计算器等。

四、实验步骤

1、样地的选择。在调查研究森林群落中物种的生态位时，可以按自然环境

条件的差异划分资源序列单位，如从山脚到山顶，沟谷溪水流动，土壤潮湿，

土层深厚肥沃；山顶裸露，土壤干燥贫瘠；可以视为一个水分和养分有明显变

化的资源序列。

2、单位划分。根据山坡的长度可以每 2m或 5m划为一个资源单位，然后

调查该单位中各个物种的比例。划分资源单位主要是在生物生活资源有明显变

化的条件下进行，如土壤 pH值，光照条件，土层厚度：水分状况等，它们的相

对分布必然影响种的多少和相对比例。

17 3、数据整理。将调查的数据记录于调查表，并计算生态位的宽度与生态位

重叠的程度。

4、应用 Shannon-Wiener 指数求各个种的生态位宽度。

5、应用 Petraitis 特定重叠指数求种间的特定重叠值。

6、应用 Petraitis 普遍重叠指数求所有种的普遍重叠值。

7、应用多种指数求各个种的生态位宽度，并比较它们的异同。

五、作业

每人一份实验报告，分析不同物种的生态位宽度和生态位的重叠状况。

18 实验七 模拟标记重捕法估计动物种群的数量

一、实验目的

1、了解和掌握标记重捕技术。

2、利用标记重捕技术调查动物种群的数量。

二、实验原理

对于动物种群和植物种群来说，动物种群的大小要难测的多，并且对于许

多动物种群直接依靠计算每单位面积或单位体积中的数目，有的几乎是不可能

的或根本办不到的。例如，活动的或隐匿的种类，即使用非常小的样本也难以

估算其个体的密度，而只能用一些间接的手段和方法。标记重捕法是重要的调

查种群数量的方法之一，即在一个有比较明确界限的区域内，将捕获的动物个

体加以标记后释放，经过一个适当的时期（标记个体与未标记个体充分混合后）

再进行重捕取样，从而根据重捕中标记者的比例估算种群的数量。

利用标记重捕技术来调查种群数量的方法很多，下面介绍常用的方法：

Lincoln指数法（又称为 Peterson 法）——它是最简单的标记重捕方法，即

单次标志和单次重捕。它不仅是取样地段相对种群大小的指数；而且也是取样

地段实际种群的真实估算。这种方法是基于以下几个前提：

（1）标记方法不能影响动物的正常活动；

（2）标记维持时间不能少于整个实验时间；

（3）第二次取样之前标记的动物必须在自然种群中充分混和；

（4）动物被捕获的可能不随年龄而改变；

（5）种群在完全的封闭条件下，即没有迁入或迁出、出生或死亡，即使有，

其数值也能被测定。

19 Lincoln法的计算公式为：

m

n n P 2 1  其中：P：被调查动物种群的总数；n1：

第一次取样标记并被释放的动物个体总数；n2：第二次取样总数；m：在第二次

捕获的个体中，已被标记的动物个体数。

Lincoln法在使用的过程中，第二次取样时，如何选择必须停止捕获的标准

很重要。当有下列之一的情况时：1）当动物取样数达最初标记个体数时；2）

当捕获的标记个体数达到已标记动物总数的 20%时，取样当停止。

为了清除由于统计学原因产生的偏差，种群大小的计算值不是简单的通常

意义上的 n1n2/m。两种取样停止方法所获资料的数据处理技术不同：

1、如果采用方法 1），而标记个体数 m＞20，则种群总数的估计公式：

m

n n P 2 1  则 P 的方差估计：

3 2 2 2

1 2 ) (

m

m n n n S P  

2、如果采用方法 1），而标记个体数 m＜20，则种群总数的估计公式：

1

) 1 ( 2 1

  

m

n n P 则 P 的方差估计：

) 2 ( ) 1 ( ) )( 1 (

2 2 2 2

1 2

     m m m n n n S p

3、如果采用方法 2），则种群总数的估计公式：

1

) 1 ( 2 1

  

m

n n P 则 P 的方差估计：

) 1 ( ) ( ) 1 )( 1 (

2 2 2 1 1 2

      m m m n n n m n S p

三、实验器材

1、仪器

野外试验中使用：收集瓶、标记物、皮尺、记录笔、记录纸、计算器等。

模拟试验中使用：不锈钢盘、1000ml 烧杯、500ml 烧杯等。

2、材料

野外试验中材料：昆虫类（如蝗虫等）、鱼类、两栖类（如青蛙等）、鸟

类等。

20 模拟试验中材料：青豆、黄豆若干。

四、实验步骤

1、首先，要确定所要调查的动物；据此选择调查的样地和面积。本实验选

择的实验动物是比较常见的蝗虫；样地选择为稻田、草地或其它栖息地，样地

要有明确的边界（如路界、小河树篱等）；面积选择要根据当地的实际情况，

应足够大，一般在 2～3 亩。

2、在选好的样地内，根据实验组数将样地粗略地划分为几个小区。每组一

个小区，对蝗虫进行调查，尽可能多的捕捉蝗虫。

3、将捕捉到的蝗虫放在收集瓶内（不同小区捕获的蝗虫分别放在不同的瓶

内），进行统一标记；可以用区别于蝗虫体色的油漆在蝗虫腹部的体节上作标

记（腹面或背面；但不能直接在前翅的外面作标记，因为这样标记太明显，可

能会提高天敌的捕食率）。标记后在样地中的原捕获的小区中释放（这样做是

为了保持不同个体在原来的环境中）。注意在标志的过程中应尽可能的避免蝗

虫的死亡或受伤，死亡或受伤的个体不能再放回，记录数据。

4、第二天（或 2～3 天后）重复上面的工作，只不过要用不同颜色的油漆

来标记，包括已标记过的个体（不能覆盖原来的标记）。在可能的时间里，尽

可能多次重复上面的工作。参照实验原理中介绍的方法，估算每天蝗虫的种群

数量及其标准误差。

五、实验报告要求

每人一份实验报告，估计调查动物的种群数量，并计算其标准误差。