种群生态学 -----种群生态学的基本概念和理论.

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1 种群生态学 -----种群生态学的基本概念和理论

2 种群生态学概论 第一节 种群的基本概念 一、种群 同一物种在一定空间和一定时间的个体的集合体. 是具有潜在互配能力的个体.
第一节 种群的基本概念 一、种群 同一物种在一定空间和一定时间的个体的集合体. 是具有潜在互配能力的个体. 二、区别种群和种(物种)的概念 种是能够相互配育的自然种群的类群.不同种之间存在生殖隔离现象.是一个分类阶元. *一个物种可以包括许多种群; *不同种群之间存在明显的地理隔离,长期隔离有可能发展为不同亚种,甚至产生新的物种.

3 第一节 种群的基本概念 混种种群 三、种群是构成物种的基本单位,也是构成群落的基本单位(组成成分) 四、种群的类型(按研究对象分) 自然种群
第一节 种群的基本概念 三、种群是构成物种的基本单位,也是构成群落的基本单位(组成成分) 四、种群的类型(按研究对象分) 自然种群 实验种群 单种种群 混种种群

4 第二节 什么是种群生态学 也即种群生态学研究的内容 定量地研究种群的出生率、死亡率、迁入迁出率 了解影响种群波动的因素及种群存在、发生规律;
第二节 什么是种群生态学 也即种群生态学研究的内容 定量地研究种群的出生率、死亡率、迁入迁出率 了解影响种群波动的因素及种群存在、发生规律; 了解种群波动所围绕的平均密度及种群衰落、灭绝的原因; 目的: 调控种群

5 第三节 种群的基本特征 一、种群的密度 每个单位空间内个体的数量. 密度是种群最基本的参数, 也是种群重要的参数之一.
第三节 种群的基本特征 一、种群的密度 每个单位空间内个体的数量. 密度是种群最基本的参数, 也是种群重要的参数之一. 种群密度和生物的大小及该生物所处的营养级有关.

6 第三节 种群的基本特征 二、种群的分布型 1.定义: 种群在一个地区的分布方式,既个体如何
第三节 种群的基本特征 二、种群的分布型 1.定义: 种群在一个地区的分布方式,既个体如何 在空间配置的. 或种群在一定空间的个 体扩散分布的一定形式. 2.研究分布型的现实意义 抽样设计方案 数据处理 扩散行为

7 第三节 种群的基本特征 3.种群分布型的类型 均匀分布、随机分布、集群分布
第三节 种群的基本特征 3.种群分布型的类型 均匀分布、随机分布、集群分布 ⑴随机分布:每个个体的位置不受其他个体分布的影响. 可用泊松分布概率公式表示: Px=e-m mx/x! Px: 一个样方含x个个体的概率(理论值E) x: 各样方含x个个体 m: 样方密度的平均值

8 第三节 种群的基本特征 ⑵均匀分布:个体间的距离比随机分布更为一致. 可看作是随机分布的特例.
第三节 种群的基本特征 ⑵均匀分布:个体间的距离比随机分布更为一致. 可看作是随机分布的特例. ⑶集群分布:个体呈疏松不均匀的分布. 又称聚集分布. 是最常见的类型. 集群分布一般可分为核心分布型和负二项分布型 核心分布型(奈曼分布): 分布不均匀,个体形成很多小集团或核心,核心之间的关系是随机的. 其概率公式可表示为:

9 第三节 种群的基本特征 Px=m1m2e-m2/x ∑m2r/r! 其中: m1 =m2/(s2-m); m2=s2/(m-1)
第三节 种群的基本特征 Px=m1m2e-m2/x ∑m2r/r! 其中: m1 =m2/(s2-m); m2=s2/(m-1) m为平均密度 负二项分布型(嵌纹分布):个体分布疏密相嵌,很不均匀. 其概率公式可表示为: Px=(m/p +x-1)(p+1)-k-x px/(x!m/p-x!)! 其中:p=s2/m m为平均密度

10 第三节 种群的基本特征 4.种群分布型的计算 ⑴频次分布法: 根据分布型的理论概率分布通式计算出理论概率和理论频次; 用x2检验法分别检验理论频次和实测频次的吻合度,来判断属何种分布型. ⑵分布型指数法 a:空间分布指数(扩散系数) I=s2/m 当I=1,随机分布;I<1,均匀分布;I>1,集群分布.

11 第三节 种群的基本特征 b: k值法 (可不受虫口密度变化而改变) k=m2/(s2-m) 1/k =0,随机分布;
第三节 种群的基本特征 b: k值法 (可不受虫口密度变化而改变) k=m2/(s2-m) 1/k =0,随机分布; 1/k >0,集群分布; 1/k <0,均匀分布. C:聚块指标 m*/m m*：平均拥挤度。 m*/m=[(∑xi2/ ∑xi)-1]/m

12 第三节 种群的基本特征 C:聚块指标 m*/m m*：平均拥挤度。 m*/m=[(∑xi2/ ∑xi)-1]/m m*/m=1, 随机分布
第三节 种群的基本特征 C:聚块指标 m*/m m*：平均拥挤度。 m*/m=[(∑xi2/ ∑xi)-1]/m m*/m=1, 随机分布 m*/m<1, 均匀分布 m*/m>1, 集群分布

13 第三节 种群的基本特征 d:平均拥挤度m*与平均密度m的回归关系: m* =α+βm α=0, β=1, 随机分布 β<1, 均匀分布
第三节 种群的基本特征 d:平均拥挤度m*与平均密度m的回归关系: m* =α+βm α=0, β=1, 随机分布 β<1, 均匀分布 α>0, β=1 α=0, β>1, 集群分布 α>0, β>1

14 第三节 种群的基本特征 三、种群的出生率和死亡率 1.出生率 生理出生率(最大出生率):在理想条件下所能达到的最大出生数量.
第三节 种群的基本特征 三、种群的出生率和死亡率 1.出生率 生理出生率(最大出生率):在理想条件下所能达到的最大出生数量. 生态出生率(实际出生率):在一定时期内,种群在特定条件下实际出生数量.内外因素共同作用影响的结果. 影响出生率的因素: a.性成熟速度; b.每次产仔数; c.每年生殖次数; d.生殖年龄的长短.

15 第三节 种群的基本特征 2.死亡率 生理死亡率(最小死亡率):在最适条件下个体因衰老而死亡,其种群死亡率降到最低.
第三节 种群的基本特征 2.死亡率 生理死亡率(最小死亡率):在最适条件下个体因衰老而死亡,其种群死亡率降到最低. 生态死亡率(实际死亡率):在一定条件下的实际死亡率.许多个体死于各种生物或非生物影响的因素. 出生率和死亡率一般都以种群中每单位时间每1000个个体的出生或死亡数来表示.

16 第三节 种群的基本特征 四、种群的年龄结构 种群的年龄分为三种生态年龄,即3个年龄组: 生殖前期、生殖期、生殖后期 3种主要的年龄结构类型:
第三节 种群的基本特征 四、种群的年龄结构 种群的年龄分为三种生态年龄,即3个年龄组: 生殖前期、生殖期、生殖后期 3种主要的年龄结构类型: 增长型、稳定型、衰老型

17 第三节 种群的基本特征 五、性比 大多数生物的自然种群内♀♂个体比率常为1:1 出生时雄性多于雌性,随年龄增长,雌性多于雄性.
第三节 种群的基本特征 五、性比 大多数生物的自然种群内♀♂个体比率常为1:1 出生时雄性多于雌性,随年龄增长,雌性多于雄性. 性比也受环境因素影响,如食物的丰歉. 如赤眼蜂,当食物短缺时,雌性比例下降.

18 第三节 种群的基本特征 六、多型现象 种群内的个体在形态、生殖力、体重及其他生理生态习性上产生差异,而出现种群内不同生物型. 这种不同不单表现在♀♂相异,同性个体也有不同. 如飞虱长短翅; 社会性昆虫等

19 第二章 种群的增长 或称种群的生长速率和生长型
第二章 种群的增长 或称种群的生长速率和生长型 目的和内容:认识种群数量上的动态,用数学模型加以描述,进而分析其数量变动规律,预测未来数量动态趋势. 按时间函数的连续或不连续,可分两类.

20 第一节 种群的几何级数增长(世代离散性生长模型)
第一节 种群的几何级数增长(世代离散性生长模型) 适应: 一年一个世代,一个世代只生殖一次 R0=Nt+1/Nt Nt: 种群在t时刻的数量; Nt+1: 种群在t+1时刻的数量; R0: 每个世代的净生殖率(繁殖速率)

21 第一节 种群的几何级数增长(世代离散性生长模型)
第一节 种群的几何级数增长(世代离散性生长模型) 一、R0恒定 由 Nt+1 = R0Nt 可得 Nt=R0tN0 (R0>1,增长;R0=1,不增不减;R0<1,下降) 很多生物一生可繁殖多次. 把在一定时期内的增长率看成周限增长率(λ) 则: Nt= λtN0

22 第一节 种群的几何级数增长(世代离散性生长模型)
第一节 种群的几何级数增长(世代离散性生长模型) 二、R0随种群密度变化时 种群密度高时,因食物短缺流行病等, 死亡率增大,种群密度与繁殖速率存在负的直线相关. R0=1-B(N-Neq) N:种群实际观察密度; Neq:种群平衡密度 N-Neq=Z: 对平衡密度的偏离; B:直线斜率 所以: Nt+1 = R0Nt=(1-BZ)Nt

23 第一节 种群的几何级数增长(世代离散性生长模型)
第一节 种群的几何级数增长(世代离散性生长模型) 讨论: 种群数量Nt+1决定于R0、Nt;而R0往往是不恒定的.除上述讨论的与种群密度有关外,在自然界还与天敌气候等相关,组成函数R0=f(x),然后代入方程Nt+1 = R0Nt, 组成一个复杂的预测模型.

24 第二节 种群的指数增长(世代连续性生长模型)
第二节 种群的指数增长(世代连续性生长模型) 适应: 世代重叠,生活史短,无特定繁殖期 在无限环境中的几何增长;繁殖速率恒定 可用微分方程表示: dN/dt=(b-d)N dN/dt: 种群的瞬时数量变化 b、d: 每个体的瞬时出生率、死亡率 b-d=r: 瞬时增长率(内禀增长率:种群固有的内在增长能力) dN/dt=r N → dN/N=r dt

25 第二节 种群的指数增长(世代连续性生长模型)
第二节 种群的指数增长(世代连续性生长模型) 对上式积分可得: Nt=N0ert Nt: t时刻的种群数量; N0: 种群起始个体数量; e:自然对数的底 此即在无限自然资源(食物 空间)中作指数函数曲线生长的模型; 利用此模型可计算未来任一时刻种群个体数

26 第三节 种群的逻辑斯谛增长(在有限环境中)
第三节 种群的逻辑斯谛增长(在有限环境中) 适应: 世代重叠,连续性生长;在有限环境中的增长;繁殖速率不恒定 环境容纳量:由环境资源所决定的种群限度.即某一环境所能维持的种群数量. “拥挤效应”:种群增加一个个体时,瞬时对种群产生一种压力,使种群的实际增长率“r”下降一个常数c. dN/dt=N(r-cN) 见图

27 第三节 种群的逻辑斯谛增长(在有限环境中)
第三节 种群的逻辑斯谛增长(在有限环境中) dN/dt=N(r-cN) N →K, dN/dt=0, r-cN=0 , c=r/k dN/dt=rN(1-N/k)=rN(k-N)/k (k-N)/k:逻辑斯谛系数 N>k,种群下降; N=k,种群不增不减;N<k种群上升 求其积分:Nt=k/[1+(k/N0-1)e-rt]

28 第三节 种群的逻辑斯谛增长(在有限环境中)
第三节 种群的逻辑斯谛增长(在有限环境中) 应具备: 第一:具有稳定的年龄分布. 第二:对种群密度测定有恰好的单位. 第三:每个体增长率与种群大小成线性关系. 第四:种群密度对增长率的影响是瞬时作用,不存在时滞效应.

29 dN/dt=rNt-g(k-Nt-w)/k
第四节 对种群增长模型的修正 一、 离散型有时滞的模型 Nt+1 = R0Nt=(1-BZt-1)Nt 即用t-1(上一代)的Z值, 不用当代Z值 二、逻辑斯谛生长的时滞模型 dN/dt=rNt-g(k-Nt-w)/k g为生殖时滞; w为反应时滞(作用时间时滞)

30 第三章 种群生命表及分析 生命表方法是种群生态学研究的一个重要内容. 生命表方法是研究种群数量变动机制和制定数量预测模型的一种重要方法

31 第一节 生命表的基本概念 一、生命表的定义 生命表是按种群生长的时间,或按种群的年龄(发育阶段)的程序编制的,系统记述了种群的死亡或生存率和生殖率. 是最清楚、最直接地展示种群死亡和存活过程的一览表. 最初用于人寿保险. 对研究人口现象和人口的生命过程有重要的意义.

32 第一节 生命表的基本概念 二、生命表的主要优点 1. 系统性: 记录了从世代开始至结束. 2. 阶段性: 记录各阶段的生存或生殖情况.
第一节 生命表的基本概念 二、生命表的主要优点 1. 系统性: 记录了从世代开始至结束. 2. 阶段性: 记录各阶段的生存或生殖情况. 3. 综合性: 记录了影响种群数量消长的各因素的作用状况. 4. 关键性: 分析其关键因素,找出主要因素和作用的主要阶段.

33 第二节 生命表的一般构成 了解生命表中常见的参数和符号 x: 按年龄或一定时间划分的单位期限.(如:日、周、月等)
第二节 生命表的一般构成 了解生命表中常见的参数和符号 x: 按年龄或一定时间划分的单位期限.(如:日、周、月等) nx: x期开始时的存活率 dx: x期限内(x→x+1)的死亡数 qx: x期限内的死亡率,常以100 qx 和1000 qx表示 qx= dx/ nx lx: x期开始时存活个体的百分数. lx = nx/n1

34 第二节 生命表的一般构成 Lx: x→x+1期间的平均存活数目 (nx+nx+1)/2 Tx: x期限后平均存活数的累计数 Tx=∑Lx
第二节 生命表的一般构成 Lx: x→x+1期间的平均存活数目 (nx+nx+1)/2 Tx: x期限后平均存活数的累计数 Tx=∑Lx ex: x期开始时的平均生命期望值 ex=Tx/nx nx dx是直接观察值,其余参数为统计值

35 第三节 生命表建立的一般步骤 一、设计、调查: 根据研究对象的生活史、分布及各类环境因子特点,确定调查取样方案.
第三节 生命表建立的一般步骤 一、设计、调查: 根据研究对象的生活史、分布及各类环境因子特点,确定调查取样方案. 二、根据研究对象、目的确定生命表类型: 如: 特定时间生命表(适合实验种群的研究) 特定年龄生命表(适合自然种群的研究、记录各发育阶段dx的死亡原因,死亡原因一栏用dxf表示)

36 第三节 生命表建立的一般步骤 三、合理划分时间间隔
第三节 生命表建立的一般步骤 三、合理划分时间间隔 在了解其生物学的基础上,合理划分时间间隔,可采用年、月、日或小时等. 但野外(如对自然种群)要得到有关生物年龄资料较困难. 可通过鉴定它们死亡时的年龄,对dx作出估计. 四、制表、生命表数据分析

37 第四节 特定时间生命表 又称静态生命表.生命表中常见的形式. 适用:于世代重叠的生物,在人口调查中也常用
第四节 特定时间生命表 又称静态生命表.生命表中常见的形式. 适用:于世代重叠的生物,在人口调查中也常用 优点: ①容易使我们看出种群的生存、生殖对策; ②可计算内禀增长率rm和周限增长率λ ③编制较易. 缺点: ①无法分析死亡原因或关键因素 ②也不适用于出生或死亡变动很大的种群.

38 第四节 特定时间生命表 一、 例: 一个假定的特定时间生命表 x nx dx Lx Tx ex 1000qx
第四节 特定时间生命表 一、 例: 一个假定的特定时间生命表 x nx dx Lx Tx ex qx

39 在特定时间生命表中,常加入年龄特征繁殖力项mx, mx表示在x期限内存活的平均每一个雌性个体所产生的雌性后代数(即每雌产雌数)
第四节 特定时间生命表 在特定时间生命表中,常加入年龄特征繁殖力项mx, mx表示在x期限内存活的平均每一个雌性个体所产生的雌性后代数(即每雌产雌数) mx=oxsx/(nx+nx+1)/2 ox:x期的产卵数 sx:性比 (nx+nx+1)/2: x期的存活数目

40 第四节 特定时间生命表 例 金龟子实验种群生命表 X lx mx lxmx lxmxx 0 1.00 49 0.46 未成熟期
第四节 特定时间生命表 例 金龟子实验种群生命表 X lx mx lxmx lxmxx 未成熟期 ∑

41 第四节 特定时间生命表 二、生命参数的计算 世代平均历期(周期): T=∑lxmxx/∑lxmx 净增殖率:每过一个世代种群数量增长倍数
第四节 特定时间生命表 二、生命参数的计算 世代平均历期(周期): T=∑lxmxx/∑lxmx 净增殖率:每过一个世代种群数量增长倍数 R0=∑ lxmx 周限增长率: λ=erm

42 第四节 特定时间生命表 内禀增长率rm:在实验条件下,人为地排除不利的环境条件,排除捕食者和疾病的影响,并提供理想的和充足的食物,这种条件下所观察到的种群增长能力. 最佳温湿组合,充足高质量食物,无限空间,最佳种群密度,排除其它生物的有害影响. 满足:∑e-rmxlxmx=1

43 第五节 特定年龄生命表 又称动态生命表 适用于世代不重叠生物,可进行关键因子分析 另外还有图解式生命表, 植物生命表等.
第五节 特定年龄生命表 又称动态生命表 适用于世代不重叠生物,可进行关键因子分析 另外还有图解式生命表, 植物生命表等. 植物生命表: 其存活可用种子的萌发百分数和实生苗的存活百分数来表示.

44 第四章 meta种群(联种群)及模型 第一节 什么是meta种群
一个大的兴旺的种群因环境污染,栖息地破坏或其他干扰而破碎成许多孤立的小种群时,这些小种群的联合体或总体就称为联种群.

45 第一节 什么是meta种群 一般种群 联种群 研究目 预测种群达平衡时 是否走向灭绝,或还能 的不同 的密度,即种群大小 维持生存多长时间
一般种群 联种群 研究目 预测种群达平衡时 是否走向灭绝,或还能 的不同 的密度,即种群大小 维持生存多长时间 区域不 一定(某)空间 着眼于较大区域,包 同 括很多小斑块. 不关 心小种群.

46 第二节 meta种群的灭绝风险模型 pe: 单位时间的局部灭绝概率 p1=1-pe p2=(1-pe)2
若2种群 p2=1-(pe)(pe)=1-(pe)2 若区域内有x个种群 则 px=1-(pe)x 结论:斑块越多,联种群灭绝风险越小

47 第三节 meta种群的动态模型 pi: 局部定居概率 f: 斑块被种群实际占有的百分数 I: 迁入率 E: 灭绝率 df/dt=I-E
又 I=pi(1-f) E=pef 1-f:未占有斑块数 df/dt=pi(1-f)-pef

48 第四节 meta种群模型的假定条件 一、斑块是同质的 二、无空间结构: 定居和灭绝概率f受已占斑块百分率影响,不受空间排列影响.
三、无时滞效应:即df/dt是对f、pi、pe的即时反应. 四、 pi、pe固定不变 五、f对局部定居pi、局部灭绝pe有重要影响,即pi、pe是f的函数. 六、斑块数量多.

49 第五章 种群间的相互关系

50 第一节 种群相互关系的类型 两种群间可能存在的各种相互关系 关系类型 关系特点 竞争(- -) 彼此互相抑制
第一节 种群相互关系的类型 两种群间可能存在的各种相互关系 关系类型 关系特点 竞争(- -) 彼此互相抑制 捕食(+ -) 种群A杀死或吃掉种群B一些个体 寄生(+ -) 种群A寄生于种群B,并有害于后者 中性(0 0) 彼此互不影响 共生(+ +) 彼此互相有利,专性 互惠(+ +) 彼此互相有利,兼性 偏利(+ 0) 对A种群有利,对种群B无利害 偏害(- 0) 对A种群有害,对种群B无利害

51 第二节 竞争 竞争: 生活在同一地区的两个物种,由于利用相同的资源,导致每一个物种的数量下降,即两种群彼此发生有害影响.
第二节 竞争 竞争: 生活在同一地区的两个物种,由于利用相同的资源,导致每一个物种的数量下降,即两种群彼此发生有害影响. 竞争一般可分为干扰竞争和利用竞争. 干扰竞争:一种动物借助于行为排斥另一种动物使其得不到资源. 如:红翅鸫和黄头鸫. 利用竞争:一个物种所利用的资源对第二个物种也非常重要,但两个物种并不发生直接接触.如:蚂蚁、啮齿动物都以植物种子为食.

52 第二节 竞争 一、种群竞争的理论模型 竞争方程建立在逻辑斯谛方程的基础上. dN1/dt=r1N1(k1-N1- α12N2)/k1
第二节 竞争 一、种群竞争的理论模型 竞争方程建立在逻辑斯谛方程的基础上. dN1/dt=r1N1(k1-N1- α12N2)/k1 dN2/dt=r2N2(k2-N2- α21N1)/k2 k1、k2:两竞争物种的环境负荷 α12: 物种2的竞争系数,2对1的竞争抑制作用; α21: 物种1的竞争系数,1对2的竞争抑制作用. 当没有竞争情况下, α12或N2等于0, α21或N1等于0;即呈S曲线.

53 第二节 竞争 二、竞争排除 两个种群开始竞争时,一个种群最终将另一个种群完全排除掉,并使整个系统趋向饱和.
第二节 竞争 二、竞争排除 两个种群开始竞争时,一个种群最终将另一个种群完全排除掉,并使整个系统趋向饱和. 结论: 两个生态学上完全相同的物种不可能同时同地生活在一起;不同物种要实现在饱和环境和竞争群落中的共存,必须具有某些生态学的差异.

54 第二节 竞争 三、实验条件下的种群竞争 两个例子: 大草履虫和双小核草履虫 两种谷盗竞争, 拟谷盗和锯谷盗

55 第二节 竞争 四、在自然条件下的种群竞争 (1) 对生活在同一地区的近缘物种生态学研究:
第二节 竞争 四、在自然条件下的种群竞争 (1) 对生活在同一地区的近缘物种生态学研究: 近缘物种在形态生理生态方面相似,因生活在同一地区,竞争激烈,迫使其在生态学上发生分化,表现在3方面: 第一: 利用不同的生境或微生境 第二: 吃不同的食物 第三: 在不同的时间出来活动 (2) 特征替代现象: 同地分布的近缘种之间的差

56 第二节 竞争 异往往比异地分布时所表现的差异大. 因同地分布时,彼此由于竞争而发生分化,而异地分布时,由于无竞争而分化不明显.
第二节 竞争 异往往比异地分布时所表现的差异大. 因同地分布时,彼此由于竞争而发生分化,而异地分布时,由于无竞争而分化不明显. (3)对所谓“不完全”动植物区系及生态位相应变化 如:海岛即属于这种区系 在海岛上缺少大陆上许多物种,侵入海岛的物种扩展其生态位,利用一些新生境资源,因此其数量比大陆多,生境也更广,觅食技巧更多样.

57 一个物种的成员以另一物种成员为食,被捕食者常常被杀死.
第三节 捕食 一个物种的成员以另一物种成员为食,被捕食者常常被杀死. 狭义捕食: 动物吃动物 广义捕食: 肉食、植食、拟寄生、同种相残 捕食作为一个重要生态学现象的理由: a.限制种群的分布,抑制种群的数量. b.捕食同竞争一样,是影响群落结构的主要生态过程. c.捕食是一个主要的选择压力,生物的很多适应可用捕食者和猎物间的协同进化来说明.

58 第三节 捕食 一、捕食过程的数学模型 P:代表捕食者的种群数量, R:代表资源种群数量 1.资源种群的增长率
第三节 捕食 一、捕食过程的数学模型 P:代表捕食者的种群数量, R:代表资源种群数量 1.资源种群的增长率 无捕食者,呈指数增长: dR/dt=rR 有捕食者: dR/dt=(r-aP)R (a:捕食者个体攻击的成功率) 2.捕食者种群增长率 无资源种群,呈指数下降: dP/dt=-dP(d:捕食者死亡率) 有资源种群, dP/dt=(-d+bR)P (b:捕食者将资源种群转化为新生捕食者的个体转化率)

59 第三节 捕食 二、捕食者的功能反应 功能反应: 捕食者与猎物种群相互关系模型揭示出捕食者对猎物密度的变化可作出不同类型反应.随着猎物密度的增加,每个捕食者可捕获更多猎物或可较快地捕获猎物,此现象称捕食者的功能反应. Holling(1959)圆盘方程: Na=aTN/(1+aThN) Na:每个捕食者所攻击的猎物数量 a: 常数,捕食者的攻击率 N:猎物数量 Th:处理时间 T:总时间

60 第四节 协同进化 一、概念 一个物种的进化必然会改变作用于其它生物的选择压力,引起其它生物也发生变化,这些变化反过来引起相关物种的进一步变化. 捕食者和猎物之间的相互作用是最好的实例 二、昆虫与植物间的关系 相似于捕食者与猎物之间的相互作用 三、大型食草动物与植物的协同进化

61 第四节 协同进化 四、互惠共生物种间的协同进化 对双方都有好处,当离开时双方都能生存. 如: 绿水螅体内的绿藻虫
第四节 协同进化 四、互惠共生物种间的协同进化 对双方都有好处,当离开时双方都能生存. 如: 绿水螅体内的绿藻虫 蚜虫分泌蜜露(消耗植物能量)和寄主植物(为固氮菌提供能量) 蚜虫与蚂蚁

62 第四节 协同进化 五、协同适应系统 协同进化不仅存在于一对物种间,也存在于同一群落的所有成员之间.
第四节 协同进化 五、协同适应系统 协同进化不仅存在于一对物种间,也存在于同一群落的所有成员之间. 个体或亲缘个体----相关物种的巨大选择压力-----生态系统的进化.

63 第六章 种群遗传学和物种形成 第一节 遗传变异和自然选择 等位基因:在同源染色体上占有相同的位点.
纯合:同源染色体上占有相同位点的等位基因以同样方式影响某一特征,其个体是纯合的. 杂合:等位基因影响某一特征的方式不同,其个体是纯合的 往往只有一个基因充分表达,另一个无显著影响 基因型:生物个体具有的遗传信息总和. 表型:基因型可观察到的外在表达.

64 第一节 遗传变异和自然选择 基因库: 种群中存在的所有基因组和等位基因
染色体突变:由染色体数量或结构的变化引起.结构的变化涉及到染色体重复、易位、缺失等. 多倍体则是整套染色体的重复. 自然选择:种群内个体生殖成功率的差异迟早会改变种群的遗传特征.

65 第二节 稳定化选择 定向选择和分裂选择 稳定化选择:种群的所有表型按某种标准排列成一个序列,那么当自然选择有利于序列中位的表型并淘汰序列两端的表型. 定向选择:自然选择更有利于其中一端的表型,而不利于另一端. 分裂选择:自然选择可同时对序列两端的表型都有利,虽然有利的程度可能不同.

66 第三节 小种群的遗传漂变和最小可生存种群 遗传漂变:是指种群遗传成分的改变,是基因频率的随机变动,仅偶然出现,在小种群中,遗传漂变更更明显.
最小可生存种群:为保持一个种群在数百年间的生存活力,必须要有一定的个体数量.即临界个体数

67 第四节 物种的概念和地理变异 一、目前较公认概念: 彼此能互配产生后代的种群不同种存在生殖上的隔离.
第四节 物种的概念和地理变异 一、目前较公认概念: 彼此能互配产生后代的种群不同种存在生殖上的隔离. 二、地理变异可表现为梯度变异、生态型、地理隔离群 梯度变异:发生在整个地理分布区内的一些可测定的渐近变化,这种差异随种群距离的增加而加大. 生态型:梯度变异表现出明显的不连续性,这种梯度变异的突然中止反映了环境选择压力的改变 地理隔离群:种群与种群之间的天然障碍阻挡了基因在种群间的自由交流.-----亚种-----物种

68 第七章 种群的生活史对策(生态对策) 第一节 进化、生态学与适应性 在研究生态学时应注意运用进化观点.
进化压力对生物的影响反映在生物自身适应性上. 凡是能够以其繁殖和生存的进程来最大限度地适应所处环境的个体,都是有利于进化的,这种生殖和生存的进程就代表着其“生活史对策”,或称生态对策.

69 第二节 种群的生活史对策 一、生活史对策的类型及一般特征
对策: 表示生物体对其所处生存环境条件的不同适应方式,是物种在不同栖息环境条件的不同适应方式. 两种典型的生态对策: r对策种群 (reproduction,生殖力强) k对策种群(环境负荷量)

70 第二节 种群的生活史对策 r对策种群: 生活在条件严酷和不可预测环境中的种群,其死亡率通常与种群密度无关,种群内个体常把较多的能量用于生殖,而把较少的能量用于生长、代谢和增强自身竞争能力. k对策种群:生活在条件优越和可预测环境中的种群,其死亡率通常由种群密度相关因素引起,生物间存在激烈竞争,种群内个体常把更多的能量用于生殖以外的其它各种活动.

71 r类与k类对策特征比较 r类 k类 气候条件 可变,不确定的 稳定或可测,较为确定 死亡率 灾难性,非直接, 非密 较为直接,密度制约的
气候条件 可变,不确定的 稳定或可测,较为确定 死亡率 灾难性,非直接, 非密 较为直接,密度制约的 度制约的 存活率 常为C型 常为A、B型 种群大小 可变,不平衡,常小于K值, 稳定,平衡的,常处K值附 不饱和,每年需移植 近,饱和,不必重新移植 竞争 松弛,可变 常保持 选择有利性 快速发育,rm高,生育提早 缓慢发育,竞争力强,S曲线, 体型小,繁殖1次 延迟发育,体型大,多次繁殖 寿命 短,常少于一年 长,常长于一年

72 第二节 种群的生活史对策 热带地区物种(气候条件稳定)近于K类对策. 蝶 温带或寒带物种(气候条件不稳定)近于r类对策.蚜虫

73 第二节 种群的生活史对策 二、生态对策与调控策略
对有害生物按生态对策来分类: r 类有害生物, K 类有害生物. 不同类所采取的调控策略不同. r 类有害生物有高的繁殖力,大发生,迅速从低密度到高密度,常为暴发性,对这类有害生物(害虫)应注意作物抗虫性培育外,化学防治是控制其发生的主要措施,可考虑一套以抗虫品种为基础,化学防治为主,生物防治为辅的综合防治设计.

74 K 类有害生物常处于低个体数水平,往往容易被控制.最适当对策是耕作防治和培育抗性品种.
第二节 种群的生活史对策 K 类有害生物常处于低个体数水平,往往容易被控制.最适当对策是耕作防治和培育抗性品种. 中间类型有害生物采用生物防治手段收到好的效果.

75 第八章 种群的数量波动和调节机制 第一节 种群数量调节机制的几种主张
一、生物学派:主张生物因素(捕食、寄生)是种群数量自然调节的主要因素. 强调稳定平衡. 兼性因素(捕食、寄生性天敌,还有疾病饥饿) 一般称密度制约因素(生物因素) 二、气候学派:主张种群密度主要靠气候来调节.强调波动性,不太重视稳定性. 灾难性因素(暴风雨、高温和其它气候条件) 一般称非密度制约因素(非生物因素)

76 第一节 种群数量调节机制的几种主张 三、综合学派:把生物学派和气候学派观点结合起来,以生物因子和非生物因子间复杂的组合作为种群波动机制的多因性,并因时间地点而变化.

77 第二节 密度制约因素和非密度制约因素 密度制约因素 非密度制约因素 一般情况下,只涉及种群的 对种群中各个个体的影
第二节 密度制约因素和非密度制约因素 密度制约因素 非密度制约因素 一般情况下,只涉及种群的 对种群中各个个体的影 一些个体(如:捕食、寄生) 响基本上是一致的. 其影响与种群密度有关.如: 其影响与种群密度无关. 密度大时,更易寻得寄主. 种群个体与密度制约因素 种群个体对非密度制约 表现出相互适应的关系 因素只有单方面的适应 对群落中的其他种群也发 其不同影响是不同种群对生态 生不同程度的影响 条件要求不同而表现出来的

78 第三节 种群数量调节的外源性因素 种群数量调节的外源性因素: 气候、可获资源量、疾病和寄生物、捕食等.

79 第四节 种群内的自我调节机制 种群调节机制除外源性因素外,种群内的自我调节机制也是种群数量波动的重要原因.
一、因种群内个体的差异性,即种群内在的变异性对控制种群的重要性.种群个体的变异有两种类型:表现型、基因型. 二、自我调节理论学派的生态学家重视进化方面的论据. 如:一种研究认为, 种群增长期间→增加了种群内的变异→同时很多劣质基因保存下来→条件恢复正常时, 劣质个体因自然选择而被淘汰→种群下降,同时变异也下降.

80 第五节 种群的自然调节与进化 把种群看作自然选择的单元. 过去的概念认为这种自然选择的进化过程是很缓慢的,研究表明该过程可在短时间内完成. 因为有机体数量的变动可通过种群中个体的遗传变异引起的. 在这种情况下,自然选择就可能对种群的自然调节产生直接影响.

81 结论 ① 种群数量自然调节的各种理论不应当是相互排斥,而应当互相补充,吸取各学派正确的一面,综合其精华,解决实际的理论和生产问题.
②在研究一个种群的数量变动原因时,首先掌握种群的内在特性→调查分析其与外界因素间的相互关系→辨别各种关系间的主从关系,以及在时间空间上的变异程度, 才能正确的分析.

82 第九章 应用种群生态学 围绕以下三方面开展研究: 对已在开发利用的动植物种群加强科学管理,保持其种群的稳定性.
设法增加濒危物种的种群数量,避免其灭绝 控制有害生物的种群数量,使其保持在经济允许的阈值以下

83 持续产量: 如果收获量能够保持长期稳定而不使种群数量下降,该收获量被称为持续产量.
第一节 种群的最大持续产量 持续产量: 如果收获量能够保持长期稳定而不使种群数量下降,该收获量被称为持续产量. 最大持续产量:对某一特定种群,持续产量不是一个固定不变的值,依不同的种群水平和不同管理技术可有很多值.若取得比持续产量更大的产量造成种群数量的下降,该持续产量称为最大持续产量.

84 第一节 种群的最大持续产量 在实际应用中,几种用于种群管理的方法:
1. 固定限额:按最大持续产量的估算值,在每个收获期从种群中拿走一定比例个体,收获量应与种群再生量相等. 2. 渔猎管制:规定狩猎和垂钩的季节人数. 3. 动态库模型:假定其自然死亡发生在生命的早期,捕捞死亡不能算作自然死亡. 因此,靠选用适当捕捞工具来控制死亡率.(如选用一定大小网眼的鱼网捕鱼,以便捕捉一定大小的鱼)

85 一、对靶标物种生物学、生态学和行为学的科学研究为种群重建工作提供资料和信息.
第二节 野生生物种群及栖息地的保护恢复 一、对靶标物种生物学、生态学和行为学的科学研究为种群重建工作提供资料和信息. 二、完善的保护法、严格的执法、足够的财政资助公众的参与意识等. 三、建立合理的自然保护区 1.保护小种群所需的生存环境,避免各项建设、垦荒和伐木所造成的干扰. 2. 从特定生态系统扩展到更大的区域生态系统,使保护区的面积更大.

86 第二节 野生生物种群及栖息地的保护恢复 3.把一个生境斑块与另一个生境斑块连接起来的“走廊”可增强破碎种群的完整性和稳定性.
4.除栖息地保护之外,对很多迁移习性野生动物,最重要的越冬栖息地的保护.

87 第三节 栖息地种群再引入 注意两个问题: 1.再引入种群有野生种群和人工繁育, 最好采用野生种群. 2.引入种群的风险性.

88 第四节 有害生物的科学管理 一、什么是有害生物 有损于人类经济利益或有害于人类健康的生物. 二、有害生物综合治理
第四节 有害生物的科学管理 一、什么是有害生物 有损于人类经济利益或有害于人类健康的生物. 二、有害生物综合治理 利用化学的、生物的、遗传的、物理的和农业的防治方法,将有害生物的数量控制在经济所允许的水平以下,从而取得良好的经济效益和社会效益.

89 第四节 有害生物的科学管理 1.化学防治法 大量使用有机合成化学农药产生严重后果. “3R”问题: 抗性 resistance
第四节 有害生物的科学管理 1.化学防治法 大量使用有机合成化学农药产生严重后果. “3R”问题: 抗性 resistance 残留 residue 再猖獗 resurgence 有机磷农药的滥用

90 第四节 有害生物的科学管理 2.生物防治法 3.遗传防治法 4.物理防治法 5.农业防治法

91 第四节 有害生物的科学管理 三、有害生物的生态调控 综合治理 生态调控 指导思想 生态学、经济学 生态学、经济学、生态调控论
第四节 有害生物的科学管理 三、有害生物的生态调控 综合治理 生态调控 指导思想 生态学、经济学 生态学、经济学、生态调控论 哲学基础 控制 调控 焦 点 有害生物 生物资源、能源、 土壤 使用措施 防治措施 调控害虫、优化生态系 目 标 控制害虫在经济 综合效益、可持续发展 允许水平之下