种群研究的核心问题是种群数量(种群内的个体数)的变化规律，而种群数量的变化是与种群的特征分不开的，这些特征包括种群密度、出生率和死亡率、年龄组成、性别比例等。
种群和生物群落
在渔业生产上，人们常常被这样的问题所困惑：不捕捞或捕捞很少，鱼类资源可能得不到充分利用；捕捞过多，又会导致鱼类资源枯竭。那么，对于某个水体中的某种鱼来说，每年应当捕捞多少才合适呢？在农业生产上，农业害虫常常会造成很大危害。那么，害虫的大发生有没有什么规律呢？怎样才能控制害虫的数量呢？显然，要解决这些问题，仅仅研究生物的个体是不够的，还必须将生物的种群作为一个整体来研究。
种群的特征
种群研究的核心问题是种群数量(种群内的个体数)的变化规律，而种群数量的变化是与种群的特征分不开的，这些特征包括种群密度、出生率和死亡率、年龄组成、性别比例等。
生物个体具有这些特征吗？
种群密度 种群密度zk28_110是指单位空间内某种群的个体数量。例如，在一块草地中每平方米的面积内某种草本植物的数量，每平方千米农田内蝗虫的数量等。
不同物种的种群密度，在同样的环境条件下差异很大。例如，在我国某地的野驴(如图)，平均每一百平方千米还不足两头，但是在相同的面积内，灰仓鼠则有数十万只。
同一物种的种群密度也不是固定不变的。例如，在一片农田中的东亚飞蝗，夏天的种群密度较高，秋末天气较冷时则降低。
种群密度的一种调查方法——标志重捕法 在一般情况下，要逐一计数某个种群的个体总数是困难的。研究者常常只计数种群的一小部分，用来估计整个种群的种群密度，这种方法称为取样调查法。标志重捕法就是一种常用的取样调查方法。
标志重捕法是指在被调查种群的生存环境中，捕获一部分个体，将这些个体进行标志后再放回原来的环境，经过一定期限后进行重捕，根据重捕中标志个体占总捕获数的比例，来估计该种群的数量。例如，在对某种鼠的种群密度的调查中，第一次捕获并标志39只鼠，第二次捕获34只鼠，其中有标志鼠15只。设该种群数量为N，则
N∶39=34∶15
N=39×34÷15=88(只)
出生率和死亡率 出生率是指种群中单位数量的个体在单位时间内新产生的个体数目。例如，某个和平鸟种群平均每个雌鸟每年生出7.8个雏鸟，则该种群的出生率为7.8个/(雌·年)。死亡率是指种群中单位数量的个体在单位时间内死亡的个体数目。例如，某个有200个个体的种群，在一年中有40个个体死亡，这个种群的年死亡率就是20％。出生率和死亡率是决定种群大小和种群密度的重要因素。
长期以来，我国人口的出生率一直高于死亡率，因而人口增长很快。人口的过度增长严重制约着我国经济和社会的发展，而要控制人口的增长，关键是要控制人口的出生率，因此，我国已经把计划生育列为一项基本国策。
年龄组成 种群的年龄组成是指一个种群中各年龄期的个体数目的比例。种群的年龄组成大致可以分为三种类型(如图)：(1)增长型：种群中幼年个体很多，老年个体很少。这样的种群正处于发展时期，种群密度会越来越大。(2)稳定型：种群中各年龄期的个体数目比例适中，这样的种群正处于稳定时期，种群密度在一段时间内会保持稳定。(3)衰退型：种群中幼年个体较少，而老年个体较多，这样的种群正处于衰退时期，种群密度会越来越小。由此可见，研究种群的年龄组成，对于预测种群数量的变化趋势具有重要意义。
性别比例 种群的性别比例是指种群中雌雄个体数目的比例。性别比例在一定程度上影响着种群密度。例如，利用人工合成的性引诱剂诱杀害虫的雄性个体，破坏了害虫种群正常的性别比例，就会使很多雌性个体不能完成交配，从而使害虫的种群密度明显降低。
种群数量的变化
种群中的个体有出生和死亡，迁入和迁出，因此，种群的数量是经常变化的。种群数量的变化包括增长、波动、稳定和下降等。下面主要分析种群的增长。
种群增长的“J”型曲线 在食物(养料)和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群的数量往往会连续增长。以某种动物为例，假定种群的起始数量为N0，年增长率为?，该种群每年的增长率都保持不变，那么，一年后该种群的数量应为：
N1=N0?
二年后该种群的数量应为：
N2=N1?=N0?2
t年后该种群的数量应为：
Nt=N0?t
如果用坐标图来表示，横轴表示时间，纵轴表示种群数量，那么，种群的增长就会呈“J”型曲线(如图)。种群迁入一个新环境后，常常在一定时期内出现“J”型增长。例如，在20世纪30年代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿。在1937年到1942年期间，这个环颈雉种群的增长大致符合“J”型曲线(如图)。
种群增长的“S”型曲线 在自然界中，环境条件是有限的，因此，种群不可能按照“J”型曲线无限增长。当种群在一个有限的环境中增长时，随着种群密度的上升，个体间对有限的空间、食物和其他生活条件的种内竞争必将加剧，以该种群生物为食的捕食者的数量也会增加，这就会使这个种群的出生率降低，死亡率增高，从而使种群数量的增长率下降。当种群数量达到环境条件所允许的最大值(以K表示)时，种群数量将停止增长，有时会在K值左右保持相对稳定。假定种群的增长率随着种群密度的增加而按一定的比例下降，种群数量达到K值以后保持稳定，那么，将种群的这种增长方式用坐标图表示出来，就会呈“S”型曲线(如图)。
有一位生态学家曾经做过这样一个实验：在0.5mL培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如左图所示的结果。从图中可以看出，大草履虫在这个实验环境条件下的最大种群数量是375个，这就是该实验种群的K值。
影响种群数量变化的因素 种群的数量为什么会不断变化呢？我们知道，种群的数量是由出生率和死亡率、迁入和迁出决定的。因此，凡是影响种群的出生率和死亡率、迁入和迁出的因素，都会引起种群数量的变化，如气候、食物、被捕食、传染病等。值得强调的是，在现代社会，人类活动对自然界中种群数量变化的影响越来越大。一方面，随着种植业和养殖业的发展，受人工控制的种群数量在不断增加；另一方面，砍伐森林、猎捕动物和环境污染等，使许多野生动植物的种群数量急剧减少。这种现状和发展趋势，将会使人类社会的可持续发展面临困境。关于这方面的内容，我们将在第九章中进一步探讨。
研究种群数量变化的意义
研究种群数量变化的规律，在野生生物资源的合理利用和保护、害虫的防治等方面有着重要意义。
在对待鱼类的捕捞问题上，人们总是希望每年既能捕到较多的鱼，又不危及鱼类种群以后的持续生存，也就是希望长期获得较高的鱼产量。那么，怎样才能确定合适的捕捞量呢？这就需要研究捕捞量与种群数量变化之间的关系，调查种群的现有数量，对种群的数量变化做出预测，等等。
蝗虫是对农业危害极大的害虫。在我国历史上曾发生过多次严重的蝗灾。20世纪50年代，我国生态学家通过对蝗虫种群大约一千年的数量变化和有关资料的研究，弄清了蝗虫在我国大发生的主要原因，从而为防治蝗灾提供了科学依据。
生物群落的概念
在自然界中，任何一个种群都不是单独存在的，而是与其他种群通过种间关系紧密联系的。在一定的自然区域内，相互之间具有直接或间接关系的各种生物的总和，叫做生物群落，简称群落。例如，在一片农田中，既有作物、杂草等植物，也有昆虫、鸟、鼠等动物，还有细菌、真菌等微生物，所有这些生物共同生活在一起，彼此之间有着紧密的联系，这样就组成了一个群落。
生物群落的结构
垂直结构 在垂直方向上，生物群落具有明显的分层现象。例如，在森林中，高大的乔木占据森林的上层，往下依次是灌木层和草本植物层(如图)。动物在群落中的垂直分布也有类似的分层现象。例如，鹰、猫头鹰、松鼠等动物，大多在森林的上层活动，大山雀、柳莺等小鸟在灌木层活动，而鹿、獐、野猪等动物则在地面活动。在枯枝落叶层和土壤中，还有许多低等动物(如蚯蚓、马陆等)和微生物。
湖泊中的生物群落有分层现象吗？
水平结构 在水平方向上，由于地形的起伏、光照的明暗、湿度的大小等因素的影响，不同地段往往分布着不同的种群，种群的密度也有差别。例如，在森林中，在乔木的基部和其他被树冠遮住的地方，光线较暗，适于苔藓植物和其他喜阴植物生存，而树冠下的间隙或其他光照较充足的地方，则有较多的灌木和草丛。
综上所述，在一定区域内的生物，同种的个体形成种群，不同的种群形成群落。种群的各种特征、种群数量的变化和生物群落的结构，都与环境中的各种生态因素有着密切的关系。
一、判断题
1．一个果园中的全部大山雀是一个种群，一片农田中的全部杂草也是一个种群。
( )
2．如果一个种群中幼年个体较多，老年个体较少，这个种群的种群密度就会越来越大。
( )
二、分析说明题
1．下图为A、B两个国家人口的年龄组成图，纵轴示年龄，横轴示各年龄段人口占总人口的百分比。请根据此图回答，哪个国家的人口增长率高？为什么？
2．下图所示是绵羊引入某个岛屿后的数量变化情况(图中小圆圈表示特定时间内该种群的个体数)。请分析这个图，并且回答问题。
(1)这个岛屿上的绵羊种群的数量增长有什么特点？
(2)对自然界中的种群来说，种群的数量能不能无限增长下去？为什么？
生物群落的演替
生物群落不是一成不变的，它是一个随着时间的推移而发展变化的动态系统。在群落的发展变化过程中，一些物种的种群消失了，另一些物种的种群随之而兴起，最后，这个群落会达到一个稳定阶段。像这样随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程，就叫做演替。
演替的类型 群落的演替包括初级演替和次级演替两种类型。在一个起初没有生命的地方开始发生的演替，叫做初级演替。例如，在从来没有生长过任何植物的裸地、裸岩或沙丘上开始的演替，就是初级演替。在原来有生物群落存在，后来由于各种原因使原有群落消亡或受到严重破坏的地方开始的演替，叫做次级演替。例如，在弃耕的农田上、在发生过火灾或过量砍伐后的林地上开始的演替，就是次级演替。
演替的过程 群落的演替是一个长期的过程。下面以一片弃耕的农田为例，来说明群落的演替过程。
一片农田被弃耕以后，很快就会长满一年生的杂草。有了一年生杂草的覆盖，土壤的条件会得到初步的改善，一些多年生的杂草会接踵而至，这样经过几年的时间，一些小灌木就会出现。起初，灌木只是一簇簇地分散地长在草地上，由于灌木年年结实，灌木丛逐渐扩大，一些小的乔木开始出现，草地就随之消失了。再经过一段时间，乔木越来越多，遮盖了灌木，使灌木减少，乔木便蔚然成林了。从被废弃的农田到形成树林，要经过数十年的时间。当然，这样的演替过程是在气候条件适宜的情况下发生的，如果是在干旱的荒漠地区，群落的演替就只能够发展到草本群落或稀疏灌丛阶段。
研究群落演替的意义 在自然界里，群落的演替是普遍现象，而且是有一定规律的。人们掌握了这种规律，就能根据现有情况来预测群落的未来，从而正确地掌握群落的动向，使之朝着有利于人类的方向发展。例如，在草原地区，应该科学地分析牧场的载畜量，做到合理放牧。如果载畜量过大，就会造成牧草的过度消耗，引起群落的演替——优质牧草逐渐减少，甚至消耗殆尽，杂草就会取而代之。因此，应该采取措施防止出现这种有害的群落演替趋势。
