科学家是怎么测旅鼠数量的

Question

如题所述

Answer 1

旅鼠种群数量每4年发生一次急剧下降的原因就隐藏在数学公式中。

一个简单公式就可以告诉我们这一季度的种群数量和下一季度的种群数量有何不同。首先，假定由于食物供给和天敌等生态因素的作用，旅鼠的数量存在一个上限。设此上限为N 。再设L 为经过上一季并存活下来的旅鼠数量，再加上新一季出生的旅鼠，种群数量上升至K 。而在所有K 只旅鼠中，一部分将不会存活下去。其死亡率为L/N，即前一季的旅鼠数量除以旅鼠数量的上限。于是，共有K×L/N 只旅鼠会死亡，而在本季末尾剩下的旅鼠数量则为：
K- (K×L)/N
为计算方便，在此设旅鼠种群上限N =100。
该公式尽管简单，却带来一些令人吃惊的结果。首先，如果在每个春天旅鼠的种群数量都加倍，会发生什么情况呢？也就是说K =2 L。其中的2 L× L /100只旅鼠会死掉。假设第1季共有30只旅鼠，根据公式，在第2季的末尾，将会有60-(60×30/100)=42只旅鼠。这一数量会持续增加，一直到第4季，此时将会有50只旅鼠。
而此后，每一季存活下来的旅鼠数量则会一直维持为50只。让人吃惊的是，不管第一季开始时的原始种群数量为多少，最终，在每一季结束后剩下的旅鼠数量总是种群上限的一半。因此，当数量达到50，下一季便会加倍至100只，但到了该季末，其中的100×50/100=50只又会死掉，剩下的旅鼠数量便再次变为50只。
当旅鼠的繁殖能力进一步增强后，其种群数量便会以一种更加怪异的方式波动。假如种群数量的增长因子为3.5，那么旅鼠的总数量将在4个数值之间来回振动，每4季重复一次。（而4个数值震荡的情况最早出现在增长因子为1+61/2，即大约为3.449的时候。）这种情况便对应了人们发现的每4年一次的旅鼠种群数量急剧下降这一现象。现在我们已经知道了，上述现象的产生并非因为大规模的自杀行为，而是因为数学。