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编号:17583
草地生态学ppt课件:基础生态课件7.ppt
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    第三章种群生态学

    * 第二节种群动态

    * 二、种群统计学

    * (三)生命表(Life table)的编制

    * 4、种群增长率(r)和内禀增长率

    * 三、种群的增长模型

    三、种群的增长模型

    * (一)与密度无关的种群增长模型

    * 1.种群离散增长模型

    * Nt=N0λt

    (一)与密度无关的种群增长模型

    2.种群连续增长模型

    * Nt=N0ert

    * r 为瞬时增长率

    (一)与密度无关的种群增长模型

    r=lnRo /T

    r =ln ?

    R0= ?T

    (二)与密度有关的种群增长模型

    逻辑斯谛增长方程

    > 数学模型: dN/dt= r N (1-N/K)

    Nt=K/(1+ea-rt )

    (k-N)/k:逻辑斯谛系数

    N>k,种群下降; N=k,种群不增不减;N
    * 随着资源的消耗,种群增长率变慢,并趋向停止,因此,自然种群常呈逻辑斯谛增长。

    指数增长与逻辑斯谛增长之间的关系

    逻辑斯谛增长率变化曲线

    dN/dt

    逻辑斯谛增长曲线的五个时期

    * A 开始期

    * B 加速期

    * C 转折期

    * D 减速期

    * E 饱和期

    逻辑斯缔方程的意义

    * 它是两个相互作用种群增长模型的基础;

    * 它是渔业、林业、农业等实践领域中确定最大持续产量的主要模型;

    * 模型中的两个参数K和r已成为生物进化对策理论中的重要概念。

    第三节 种群调节及集合种群

    * 种群数量受天气的强烈影响--气候学派

    * 捕食、寄生、竞争、食物等生物因素对种群起调节作用--生物学派

    * 种内成员的异质性--自动调节学说

    > 社群的等级和领域性--行为调节学说

    > 激素分泌的反馈调节机制--内分泌调节学说

    > 遗传多态--遗传调节学说

    第四节 生活史对策(生态对策)

    生活史:一个生物从出生到死亡所经历的全部过程称为生活史。

    生活史对策:生物在生存斗争中获得的生存对策称为生态对策或生活史对策。

    > 繁殖对策

    > 取食对策

    > 避敌对策

    > 扩散对策

    一、繁殖对策

    一、繁殖对策

    * 1.r- 选择与K-选择

    * r-选择:有利于增大内禀增长率的选择。

    * K-选择:有利于增加竞争能力的选择。

    * 进一步将 r-选择的物种称为r- 策略 者,K选择的物种称为K-策略者

    1.r- 选择与K-选择

    * r对策种群具有使种群增长率最大化的特征:快速发育,小型成体,数量多而个体小的后代,高的繁殖能量和短的世代周期。

    * k对策种群具有使种群竞争能力最大化的特征:慢速发育,大型成体,数量少而体型大的后代,低的繁殖能量和长的世代周期。

    1.r- 选择与K-选择

    r-策略者是新生境的开拓者,但生存靠机会--机会主义者,K-策略者是稳定环境的维护者--保守主义者。

    1.r- 选择与K-选择

    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

    脊椎动物K,侏罗纪、白垩纪(温暖潮湿,气候稳定)

    昆虫r,二叠纪、三叠纪(气候条件不定)

    组成森林树木 K类对策

    一年生植物 r类对策

    r类与k类对策特征比较

    1.r- 选择与K-选择

    * r-对策的优缺点

    * K-对策的优缺点

    1.r- 选择与K-选择

    * 应该说, r,K-选择只是有机体自然选择的两个基本类型。实际上,在同一个地区,同一生态条件下都能找到许多不同的类型,大多数物种是以一个、几个或大部分特征居于这两个类型之间。因此,将这两个类型看作是连续变化的两个极端更为合适。也就是,生物界的种类存在着"r-K 策略的连续体"(r-K continuum of strategies).

    2、R-、C-和S-选择的生活史模式

    * C-选择:在资源丰富的可预测生境中的选择,主要将资源分配给生长。(竞争型)

    * R-选择:在资源丰富的临时生境中的选择,主要将资源分配给生殖。(干扰型)

    * S-选择:资源分配的主要方式是分配给维持,在资源有限或由于生理胁迫限制了资源利用的生境中,将主要的资源用于维持存活,这就是胁迫忍耐种。 (胁迫忍耐型)

    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.

    第五节种内与种间关系

    * 种内的相互作用的主要形式有竞争、自相残杀和利他等

    * 种间相互作用的形式主要有竞争、捕食、寄生和互利共生

    * 正相互作用:偏利共生、原始合作、互利共生

    * 负相互作用:竞争、捕食、寄生、和偏害

    第五节种内与种间关系

    * 一、种内关系Intraspecific relationship

    * 在种内关系方面,植物种群与动物种群有很大区别。植物种群除有集群生长的特性外,更主要的是个体之间的密度效应(density effect), 反映在个体产量和死亡率上。动物种群主要表现为等级制、领域性、集群和分散等行为上。

    (一)、密度效应

    * 密度效应:又叫邻接效应(the effect of neighbours): 在一定时间内,当种群的个体数量增加时,就必定出现邻接个体之间的相互影响,称为密度效应或邻接效应。

    * 最后产量恒定法则

    * -3/2 自疏法则

    (一)、密度效应

    * 最后产量恒定法则

    * 在一定范围内,当条件相同时,不管一个种群的密度如何,最后产量差不多总是一样的。

    * Y=W d=Ki

    (一)、密度效应

    * -3/2 自疏法则

    * 自疏:密度增大后,种群内的部分个体死亡,种群密度有所下降,称为自疏。

    * W=Cd-a

    * W=Cd-3/2 被称为-3/2 自疏法则

    (二)动植物的性别生态

    * (1)植物的性别系统

    * 雌雄同花、雌雄同株异花(玉米)、雌雄异株(银杏)

    * (2)动物的婚配制度

    * 婚配制度是指种群内婚配的各种类型。高等动物最常见的婚配制度是一雄多雌制,而一雄一雌的单配偶制则是由原始的一雄多雌制进化而来的。

    * 决定动物的婚配制度的主要生态因素可能是资源的分布,主要是食物和营巢地在空间和时间上的分布情况。

    (三)领域性和社会等级

    * 领域性(territoriality):动物的个体、家庭,甚至社群所占据的、并积极保卫不让同种其它个体侵入的空间,这种现象称领域性。

    * 这种占有领域的行为称领域行为。动物的领域随占有者的体重而变化,受食物品质影响,领域面积随生活史而变化。

    * 领域的特征与意义:

    * 领域的主要特征有三点:

    * ①领域是一个固定的区域,且大小可调整;

    * ②领域受积极保护;

    * ③领域的使用是排他性的。

    * 领域使动物可以得到充足的食物,减少对生殖活动的外来干扰,使安全更有保障。

    * 社会等级(social hierarchy): 动物种群中的各个个体的地位有一定的顺序性。其基础是支配-从属关系。支配-从属关系有三种基本形式:

    > 独霸式:群体内只有一个个体支配全群,其他个体都服从它而不再分等级。

    > 单线式:群内个体成单线支配关系,甲制乙,乙制丙...以些类推。

    > 循环式:甲制乙,乙制丙,而丙又制甲的形式。

    (四)他感作用和利它行为

    * 他感作用(allelopathy):某些植物能分泌一些有害化学物质,阻止别种植物在其周围生长,这种现象称他感作用, 或叫异株克生。

    * 北美的黑胡桃(Juglans nigra)抑制离树干25m范围内植物的生长,其根抽提物含有化学苯醌,可杀死紫花苜蓿和番茄类植物。

    (四)他感作用和利它行为

    利他(altruism)行为是指一个体牺牲自我而使社群整体或其他个体获得利益的行为。

    种群和社群都是进化单位。

    是群体选择的结果

    利他行为可以对直系亲属、近亲家族、整个群体有利。

    二、种间关系

    * 物种间相互作用主要有竞争、捕食、寄生和互惠共生。

    竞争

    种间竞争: 是指两个物种或更多物种共同利用同样的有限资源时,产生的相互竞争作用。

    (一)种间竞争

    * 1、高斯假说

    * 大草履虫和双核小草履虫

    * 双核小草履虫和袋状草履虫

    (一)种间竞争

    * 1、高斯假说

    * 在一个稳定的环境内,两个以上受资源限制的但具有相同资源利用方式的种,不能长期共存在一起,即完全的竞争者不能共存。(竞争排斥原理)

    (一)种间竞争

    2、 Lotka-Volterra种间竞争模型

    单独生存:

    > dN1/dt=r1N1(K1 -N1)/K1

    > dN2/dt=r2N2(K2 -N2)/K2

    混合时

    > dN1/dt=r1N1(K1 -N1-α12N2)/K1

    > dN2/dt=r2N2(K2-N2- α21 N1)/K2

    (一)种间竞争

    2、 Lotka-Volterra种间竞争模型

    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.

    (一)种间竞争

    dN1/dt=r1N1(k1-N1- α12N2)/k1

    dN2/dt=r2N2(k2-N2- α21N1)/k2

    种1胜而种2被排除

    种2胜而种1被排除

    两种共存

    2、 Lotka-Volterra种间竞争模型

    dN1/dt=r1N1(k1-N1- α12N2)/k1

    dN2/dt=r2N2(k2-N2- α21N1)/k2

    dN1/dt=0N1=K1 - α12 N2

    * N1 = 0 , N2 = K1 /α12

    * N1 = K1 , N2 = 0

    * dN2/dt=0N2=K2 - α21 N1

    * N2 = 0 , N1 = K2 /α21

    * N2 = K2, N1 = 0

    2、 Lotka-Volterra种间竞争模型

    2、 Lotka-Volterra种间竞争模型

    不稳定共存

    * K1 > K2 /α21,K2> K1/α12

    * N2和N1出现不稳定的平衡点

    稳定的共存

    * K1 < K2 /α21,K2< K1/α12

    * N2和N1被出现稳定的平衡点

    3、生态位理论

    * 生态位(niche)是物种在生物群落或生态系统中的地位和作用。

    3、生态位理论

    * 美国学者J.Grinell最早在生态学中使用生态位的概念,表示划分环境的空间单位和一个物种在环境中的地位,认为生态位是一个种所占有的微环境。指空间生态位(spatial niche)。

    * 英国生态学家C. Elton认为生态位指物种在生物群落中的地位和功能作用,强调物种与物种之间的营养关系,只要指营养生态位(trophic niche).

    3、生态位理论

    * 1957年,提出了n维生态位。以种在多维空间的适合性(fitness)去确定生态位的边界。并提出了基础生态位(fundamental niche)和实际生态位(realized niche).

    3、生态位理论

    3、生态位理论

    * 基础生态位(fundamental niche):生物群落中,某一物种所栖息的理论上的最大空间,称为基础生态位。

    * 实际生态位(realized niche):生物群落中物种实际占有的生态位空间称实际生态位。

    3、生态位理论

    * 生态位与生境不同:生态位是物种在群落中所处的地位、功能和环境关系的特征;生境是指物种生活的环境类型的特征。

    生态位分化

    生态位分化

    两物种的资源利用曲线

    生态位分化

    * 生态位重叠(niche overlap): 两物种生态位空间的相互重叠部分,称生态位重叠。

    * 生态位分离(niche separation):种间竞争结果使两物种的生态位发生分化,从而使生态位分开。

    * 竞争释放(competion release):在缺乏竞争者时,物种会扩张其实际生态位,这种现象称竞争释放。

    3、生态位理论

    * 一个稳定的群落中,由于各种群在群落中具有各自的生态位,种群间能避免直接的竞争,从而保证了群落的稳定;

    * 一个相互起作用的、生态位分化的种群系统,各种群在他们对群落的时间、空间和资源的利用方面都趋向于互相补充而不是直接竞争。因此,由多个种群组成的生物群落,要比单一种群的群落更能有效地利用环境资源,维持长期较高的生产力,具有更大的稳定性。......(后略) ......