| 第37行: |
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| | 在环境资源有限情况下,种群一开始呈指数级增长,当种群规模接近环境容纳量K时,种群趋于稳定(如果种群规模超过K,则会减小至K)。一个考虑到上述两个趋势的模型应该满足如下两个假设: | | 在环境资源有限情况下,种群一开始呈指数级增长,当种群规模接近环境容纳量K时,种群趋于稳定(如果种群规模超过K,则会减小至K)。一个考虑到上述两个趋势的模型应该满足如下两个假设: |
| − | 当N很小时,<math>\frac{\mathrm{d}N}{\mathrm{d}t}\approx cN</math> (开始时,增长率与N成正比,c为比例常数); | + | 当N很小时,<math>\frac{\mathrm{d}N}{\mathrm{d}t}\approx cN</math> (开始时,增长率与N成正比,c为比例常数); |
| | 当N > K时,<math>\frac{\mathrm{d}N}{\mathrm{d}t} < 0</math> (当N超过K时,N减小)。 | | 当N > K时,<math>\frac{\mathrm{d}N}{\mathrm{d}t} < 0</math> (当N超过K时,N减小)。 |
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| | 一种能同时体现上面两个假设的方法是,假设种群规模的增长率和种群规模成正比,并且和环境容纳量与种群规模之差成正比。 | | 一种能同时体现上面两个假设的方法是,假设种群规模的增长率和种群规模成正比,并且和环境容纳量与种群规模之差成正比。 |
| − | 对应的微分方程为<math>\mathrm{d}N/ \mathrm{d}t = cN(K - N)</math>,其中λ为比例常数,它等价于<math>\frac{\mathrm{d}N}{\mathrm{d}t} = λN\left(1 - \frac{N}{K}\right)</math>,其中λ = cK。 | + | 对应的微分方程为<math>\mathrm{d}N/ \mathrm{d}t = cN(K - N)</math>,其中λ为比例常数,它等价于<math>\frac{\mathrm{d}N}{\mathrm{d}t} = \frac{λN(K - N)}{K}</math>,其中<math>λ = cK</math>。 |
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| | [[文件:Population_growth.png|替代=|居中|缩略图|680x680像素|图1. 指数增长(Exponential growth)和逻辑斯谛增长(Logistic growth)。引自]] | | [[文件:Population_growth.png|替代=|居中|缩略图|680x680像素|图1. 指数增长(Exponential growth)和逻辑斯谛增长(Logistic growth)。引自]] |
| 第55行: |
第55行: |
| | <math> | | <math> |
| | \begin{aligned} | | \begin{aligned} |
| − | \frac{dN}{dt} &= rN(1-\frac{N}{K}) | + | \frac{dN}{dt} &= λN(1-\frac{N}{K}) |
| | \end{aligned} | | \end{aligned} |
| | </math> | | </math> |
| 第63行: |
第63行: |
| | | | |
| | * <math>N_{(t)}</math>: 在时间t时的种群规模; | | * <math>N_{(t)}</math>: 在时间t时的种群规模; |
| − | * r: 内禀增长率,表示在理想条件下种群的最大增长潜力; | + | * λ: 内禀增长率,表示在理想条件下种群的最大增长潜力; |
| | * K: 环境承载力,即环境所能支持的最大种群规模; | | * K: 环境承载力,即环境所能支持的最大种群规模; |
| | * <math>\frac{dN}{dt}</math>: 种群在时刻t的瞬时增长率。 | | * <math>\frac{dN}{dt}</math>: 种群在时刻t的瞬时增长率。 |
| − | 该方程也可以从原始形式推导而来。韦尔霍斯最初提出的形式是<math>\frac{dN}{dt} = rN - \alpha N^2</math> ,其中<math> \alpha</math>表示密度依赖的拥挤效应(种内竞争),通过变量替换<math> K = \frac{r}{\alpha}</math>可得标准形式。 | + | 该方程也可以从原始形式推导而来。韦尔霍斯最初提出的形式是<math>\frac{dN}{dt} = λN - \alpha N^2</math> ,其中<math> \alpha</math>表示密度依赖的拥挤效应(种内竞争),通过变量替换<math> K = \frac{λ}{\alpha}</math>可得标准形式。 |
| | | | |
| | ==解析解与S形曲线== | | ==解析解与S形曲线== |
| 第75行: |
第75行: |
| | <math> | | <math> |
| | \begin{aligned} | | \begin{aligned} |
| − | N_{(t)} = \frac{K}{1+(\frac{K-N_0}{N_0})e^{-rt}} | + | N_{(t)} = \frac{K}{1+(\frac{K-N_0}{N_0})e^{-λt}} |
| | \end{aligned} | | \end{aligned} |
| | </math> | | </math> |
| − | |{{EquationRef|3}}}}或者等价形式:<math>N_{(t)} = \frac{K}{1 + C K e^{-rt}}</math> | + | |{{EquationRef|3}}}}或者等价形式:<math>N_{(t)} = \frac{K}{1 + C K e^{-λt}}</math> |
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| | 其中<math>C = \frac{1}{N_0} - \frac{1}{K}</math>是由初始条件决定的常数。 | | 其中<math>C = \frac{1}{N_0} - \frac{1}{K}</math>是由初始条件决定的常数。 |
| 第100行: |
第100行: |
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| | ===拐点=== | | ===拐点=== |
| − | 逻辑斯谛曲线的拐点出现在 <math>N = \frac{K}{2}</math>处,此时种群增长率达到最大值<math>\frac{rK}{4}</math> 。这一性质在实际应用中具有重要意义,例如在资源管理和流行病控制中,拐点可以帮助确定干预措施的最佳时机。 | + | 逻辑斯谛曲线的拐点出现在 <math>N = \frac{K}{2}</math>处,此时种群增长率达到最大值<math>\frac{λK}{4}</math> 。这一性质在实际应用中具有重要意义,例如在资源管理和流行病控制中,拐点可以帮助确定干预措施的最佳时机。 |
| | [[文件:Logistic curve.jpg|替代=|居中|缩略图|680x680像素|图1. 简单逻辑斯谛曲线的示意图。增长率函数在同一图上以钟形曲线表示。引自<ref>Kucharavy, D., Roland, DG. (2015). Application of logistic growth curve. Procedia engineering, 131, 280-290. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.12.390</ref>]] | | [[文件:Logistic curve.jpg|替代=|居中|缩略图|680x680像素|图1. 简单逻辑斯谛曲线的示意图。增长率函数在同一图上以钟形曲线表示。引自<ref>Kucharavy, D., Roland, DG. (2015). Application of logistic growth curve. Procedia engineering, 131, 280-290. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.12.390</ref>]] |
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