生态学山西师范大学4

第四章 种群生活史第一节 生活史概述生活史 ：生物从出生到死亡所经历的全部过程。生活史的关键组合是个体大小（ Size），生长率（ growth rate）、繁殖（ reproduction）和寿命（ longevity）。 从微生物 大型动植物都有生活史； 出生 -生长 -分化 -繁殖 -衰老 -死亡； 一个生物从出生到死亡所经历的全部过 程成为生活史（ life history）； 有些生物一生繁殖多次 有些植物一生仅繁殖一次（例：箭竹）；一、个体大小n 地球上生物的个体大小差异很大；n 个体大：在生境中调节能力强；在种间竞争能力强；捕食能力强；生活期长；繁殖时间长；n 个体小：寿命短；世代更新快；遗传变异快；进化速度快；生态可塑性大；二、生长与发育（ 1）生长（ gowth）：生物体质量的增加；生物细胞数量的增加；（ 2）发育（ development）：生物体的结构和功能从简单到复杂，从幼体形成一个与亲代相似的个体的转变过程；（ 3）很多生长过程都符合逻辑斯谛方程“ S”型生长曲线；三、繁殖1.繁殖方式 有机体生产出与自己相似后代的现象； 营养繁殖：部分生物营养体生长发育成一个 新个体的繁殖方式； 孢子生殖：生殖细胞孢子不经过有性过程而直接发育成新个体的繁殖方式； 有性生殖：两性细胞核结合形成新个体的繁殖方式；2. 繁殖意义n 增加在现存环境中的扩展性；n 对多变环境的适应性；n 繁殖速度； 繁殖潜力； 进化速度。四、扩散 植物的扩散：一般称为繁殖体的传播；可动性，传播相关因子，地形条件； 动物的扩散：迁出，迁入，迁移；o 外因性迁移：环境变化引起；周期性和非周期性迁移；o 内因性迁移：由种群繁殖特性决定；扩散的生物学和生态学意义n 可以使种群内和种群间的个体得以交换；n 可以补充或维持在正常分布区以外的暂时分布区域的种群数量；n 扩大种群的分布区n 种群可能获得更多的可利用资源；n 种群也可能承担更大的风险；第二节 繁殖成效繁殖成效是衡量个体在生产子代方面对未来世代生存与发展的贡献；一、繁殖价值繁殖价值：某一生物个体现在和潜在的繁殖贡献；繁殖价值（ RV） = 当年生育力（ M） + 剩余繁殖期望值（ RRV） 。繁殖价值：如果把各年龄级的繁殖与存活作动态估计，则繁殖价值和剩余价值分别为： RVx=Mx+ (lx+1/lx)Mx+1Mx：现时 X年龄的个体平均生育力；lx： X年龄级的个体存活力；lx+1：后续各年龄级个体平均生育力；lx+1/lx：一个 X年龄级的个体存活到 X+1年龄级的概率；二、亲本投资n 有机体在生产子代以及抚育和管护所消耗的能量、时间、和资源量称为亲本投资（ parental investment）；n 雌雄个体之间的亲本投资差异很大；n 不同物种的亲本投资差异很大；n 植物的亲本投资与生境有关；三、繁殖成本n 有机体在繁殖后代时对能量或资源的所有消费称为繁殖成本；n 成功的生活史是使能量协调使用的结果；动物在繁殖期有较高的死亡危险；n 植物在果实很多时减少木材生长；n 应用事例：人工限制家畜繁殖；人工疏果，剪枝等；能量分配与权衡n 生物不可能使其生活史的每一组分都达到最大，而必须在不同生活史组分间进行 “权衡 ”。n 在繁殖中，生物可以选择能量分配方式。n 资源或许分配给一次大批繁殖 -单次生殖，或更均匀地随时间分开分配 -多次生殖。n 同样的能量分配，可产生或者许多小型后代，或者少量大型的后代。第三节繁殖格局一、一次繁殖和多次繁殖：n 一次性繁殖生物：大多数昆虫；一年生草本植物；多年生植物（例竹类植物）；n 多次性繁殖生物：多年生植物；大型动物（特别是哺乳类动物）；n 一年生植物是适应恶劣环境的一种进化；第三节繁殖格局二、生活年限与繁殖：n 植物：一年生植物；二年生植物；多年生植物；n 动物：短命型；中等寿命型；长寿型；n 动植物的繁殖类型与环境条件有密切关系；第四节 繁殖策略生态对策 或 生活史对策 ：各种生物在进化过程中形成各自特有的生活史，人们可以把它想象为生物在生存斗争中获得生存的对策。如生殖对策、取食对策、逃避对策、扩散对策等。第四节 繁殖策略一、 r选择和 K选择：n Lack D法则： 动物两种对立的进化选择：一种是高生育率但无亲代抚育；另一种是低生育率但有亲代抚育；n MacArthurR(1962)r-K选择的自然选择理论； r对策者； K对策者；1） r-选择种类特征机会主义者，以量取胜，快速发育，小型成体，数量多而个体小的后代，高繁殖能量分配，短的世代周期 ,使种群增长率最大化 .r-对策者 死亡率高，但高 r值能使种群快速恢复；且具有高扩散能力；更有利于形成新物种。2） k-选择种类特征保守主义者，以质取胜，慢速发育，大型成体，数量少但体型大的后代，低繁殖能量分配，长的世代周期。 使种群竞争能力最大化 .K-对策者 种群竞争性强，数量较稳定；但一旦受危害造成数量下降，种群恢复比较困难。r-选择和 K-选择的某些相关特征三、 生境分类n 高繁殖付出（高 CR）生境：竞争激烈。n 低繁殖付出（低 CR）生境：竞争弱。n “两面下注 ” （ bet-hedging)理论：如成体与幼体死亡率相比相对稳定，分配给繁殖的能量就应该低 ，进行多次生殖；如幼体死亡率低于成体，分配给繁殖的能量就应该高 ，就进行单次生殖。四、快慢连续假说n 成熟年龄、寿命和个体大小在不同物种中均与高度相关，同时，从繁殖迅速、寿命短的小个体动物到繁殖很慢、寿命长的大个体，生活史的变异落在同一轴上。第五节 性选择一、植物的选择受精：n 自交不亲和性：防止自花授粉或同株花粉受粉；n 远缘杂交不亲和性：阻止差异太大的花粉授粉，保持物种的相对稳定性；n 多个花粉精核间竞争受精：强者优先；二、动物的性选择：n 雄性求偶竞争，争夺交配权；n 雌性择偶行为，选择优良父本；n 雌性择偶行为，避免近亲繁殖；n 为提高生存能力，雄性的一些性特征在繁殖季节才显示出来；绝大多数鸟类都单独营巢，每一对鸟占据一个巢区。筑巢一般是由雌鸟承担的，如山雀等，还有雌雄鸟协作每筑巢的，如家燕、黄鹂等。也有专门由雄鸟筑巢的，如黄莺等。孵卵通常由雌鸟承担，雄鸟只在附近 “守卫 ”，并提供食物。也由雌雄鸟共同孵卵的，如麻雀、鸠鸽等