单种群系统 —— 生态分析学的重要基础
主要内容 回忆:I族的特征 种群生态学是生态学的两个起源点之一 学科来源 发展走向 生态学中的活跃部分 种群统计学走向生态分析学 2
种群概念 种群是生态系统的基本结构单位 种群是功能单位——食物链调控 种群是遗传单位 物种在自然界中的基本存在单位 动态基因库
种群数量动态的基本参数 出生率 最大出生率(理论值) 实际出生率 死亡率 最小死亡率(理论值) 实际死亡率 迁出率 迁入率
基本概念 内禀增长能力(rm):当资源不受限制、无环境胁迫、种群处于良好状态时,种群能够达到的理论上的最大增长能力 实际增长率 理论假设 实际增长率 单种群模型的基本参数
理想条件下种群数量动态 模型与基本假设 单个种群 没有迁入和迁出 增长率为内秉增长 无环境容量约束(无限)
无环境容量约束下单种群指数连续增长模型 微分形式 积分形式 dN/dt = rN N:个体数量,r:瞬时内秉增长率 Nt=N0ert 讨论:形式变换的演算(自然对数)
有环境容量约束的种群增长: 密度约束下增长的S型曲线 与环境无限条件下模型相比的新条件 环境容量有限 拥挤效应(接近容量时明显) 模型形式 几种模型,常用Logistic模型 其他模型:贝塔朗菲、??
种群增长Logistic模型 微分形式 dN/dt = rN·(1-N/K) = rN·[(K-N)/K] 积分模式 Nt= K/(1+eα-rt)
讨论:用真实世界检验模型 各种类型数据(同学试着找)
无环境容量约束(理想状态下)下种群的离散增长模式 模型假设 世代不重叠 周限增长率 模型形式 N t+1 =λNt ,或 Nt = N0λt λ:周限增长率 拓展:银行利率
环境容量约束下种群离散增长 模型条件 环境容量有限 模型形式 Nt+1=λNt =〔1.0-B(Nt-K)〕Nt 环境容量K
种群结构对数量动态的修饰 组分结构 年龄结构 性别结构 社会结构 遗传结构 空间结构 14
种群的年龄结构 年龄锥体 老年个体数 成体数 幼体数 幼年型 稳定型 老年型 15
类群参数:种群内个体的存活类型 I型 II型 III型
性比 性别结构的核心是性比(目前只有两性) 性比对于生殖资源和食物的利用有意义 性比的维持 蜂群:食物不足时赶走雄蜂 大学群居生物:多余雄性在大群之外 裂唇鱼变性:保持一个雄个体 其他类群的例子? 性比的维持 17
种群的遗传结构 表现型=基因型+环境饰变 表型多样性与基因型多样性 基因库、基因频率与遗传平衡 哈代-温伯格定律——理想假设 表型的多变性 基因型的整体性和不可见性 基因库、基因频率与遗传平衡 哈代-温伯格定律——理想假设 讨论这个零假设的一般意义 18
生态型---趋异适应的结果 由零假设(H-W平衡)推理出小群遗传飘变,成为微进化的理论基础 一些“异常” 外生隔离因子与内生隔离 地理隔离与地方种群 生态型、生态宗与生态渐变型 形成新种的基础 一些“异常” 海洋:连续生境中多样性高 热带:无高山,但多样性极高 外生隔离因子与内生隔离 不可能完全自由相遇和随机交配 19
种群的空间结构(内分布型) 集团分布 均匀分布 随机分布 20
内分布型的分析 一次分布型与二次分布型 数学检验——多种方法 离散系数 聚块性指数 平均拥挤度 Morista 指数 。。。 21
空间需要和领域行为 空间需要——个体的最小需求 领域与领域行为 影响领域大小的因素 集群:小群、大群、社会,超空间集群 讨论:空间是一个综合变量 拓展:立法原则 领域与领域行为 影响领域大小的因素 资源质量 获取资源的能力 文化 集群:小群、大群、社会,超空间集群 22
种群的社会结构 社会——种群结构发育的顶峰 社会中个体的不平等性 作为“超个体”的社会 拓展:社会中的“自由主义”:约束下的自由 社会等级和支配行为 个体功能分化 个体结构分化 作为“超个体”的社会 与构件的相似性? 拓展:社会中的“自由主义”:约束下的自由 法律是强者与强者的规则 23
各类型社会的实例 不典型社会 发育最充分的社会 力量最强大的社会 马群 狼群 鸡:啄击顺序 膜翅目昆虫(参考法布尔的有趣的书) 灵长类社会(阅读著名的《黑猩猩在召唤》 人类社会 24