《种内与种间关系》PPT课件.ppt

第二部分 种群生态学,7 种内与种间关系,7 种内与种间关系,第一节 种内关系 第二节 种间关系,学习目标,了解种内相互关系：竞争、性别关系、领域性和社会等级等。 了解种间相互关系：竞争、捕食、寄生和互利共生。 掌握种间竞争模型 理解生态位的概念,种内个体间与物种间相互关系的分类,种间相互关系,（种间的）,同种个体间相 互关系,（种内的）,利用同样有限资源，导致合适度降低,摄食另一个体的全部或部分,个体紧密关联生活，具有互惠利益,个体紧密关联生活，宿主付出代价,竞争,竞争,捕食,自相残杀,互利共生,利它主义或互利共生,寄生,寄生,根据影响结果对种间相互作用进行的分类,物种A的反应,竞争,捕食,扁利共生,寄生,相互作用的类型,物种B的反应,中性,扁害共生,+,+,+,0,0,0,0,拟寄生（重寄生）：,第一节 种内关系,种内关系：存在于生物种群内部个 体间的相互关系。,种内竞争：种内个体间发生的竞争。,一 密度效应,最后产量衡值法则： 不管初始播种密度如何，在一定范围内，当条件相同时，植物的最后产量差不多总是一样的。,-3 /2自疏法则： 自疏导致密度与生物个体大小之间的关系，该关系在双对数图上具有典型的3/2斜率。（Yodas 3 / 2 law）,自疏法则适应那些生物？,大量植物、固着动物（藤壶、贻贝）,二 性别生态学,性别生态学：研究物种内部性别关系的类型、动态及其环境决定因素。,亲代投入：是指花费于生产后代和抚育后代的能量和物种资源。,性别生态学两个重要的生物学问题,1. 两性细胞的结合和亲代投入 2. 为什么大多数生物都营有性生殖,1. 两性细胞的结合和亲代投入,自体受精和异体受精 雌雄同体异体受精 闭花受精 什么样的植物要自体受精？,一个物种多种受精策略 堇菜（春季和夏季） 白唇陆生蜗牛与一般蜗牛,2. 为什么大多数生物都营有性生殖,无性繁殖优越性： 1）增值迅速，占领栖息地 2）所产后代都带有母体的整个基因组，给下代复制的基因组是有性生殖的两倍,无性生殖,有性生殖,高茎,矮茎,减 数 分 裂,减 数 分 裂,减 数 分 裂,受 精,高茎,高茎,高茎,矮茎,亲代 配子 子代,有性繁殖要想在进化上处于有利地位，必须使其获益超过所偿付的减数分裂、基因重组价和交配价。 优点：遗传变异保持高水平，保证少数个体存活 对多变、易遭不测环境的适应,典型事例 长镰管蚜（春夏季悬铃木树汁、秋季） 藻类在湖泊营养水平低时产出囊胞沉入水底,（美）Hamilton(1980)提出：营有性繁殖的物种之间的竞争和捕食者猎物间相互资源是使有性繁殖持续保持的重要因素。 宿主与病原生物,性比,雄体：雌体 Fisher 氏性比理论 性比倾向1：1 稀少有利：数量少的性别适合度高 雌雄两性应该有相等投入,几种情况： 1.一个性别个体对母体要求高于另一个（条蜂雌比雄重58%） 2. 哺乳类出生时一般雄性偏高（驼鹿1.13：1） 3.一些种类要求生殖最大化 局域资源竞争 局域交配竞争（螨1：69）,性选择,形态、大小、行为上存在差异 规律：两性对后代投入差距越大，低投入者竞争越激烈，高投入者越挑剔 性内选择 性间选择,性选择喜好是怎样产生的？ 让步赛理论 Fisher氏私奔理论(基因编码),植物的性别系统,雌雄同花 雌雄异花（银杏、三叶南星） 雌雄异株：减少同系交配；回避两性竞争；动物传粉 藤露兜树（沙蒙狐蝠和同绿辉椋鸟）,婚配制度 ：是指种群内婚配的种种类型，包括配偶的数目，配偶持续时间以及对后代的抚育等。,资源决定婚配类型,领域 ：是指由个体家庭或其他社群单位所占据的并积极保卫不让同种其他成员侵入的空间。,社会等级 ：是指动物种群中各个动物的地位具有一定顺序的等级现象。等级形成的基础是支配行为或称支配从属关系。（家鸡）,领域性和社会等级与种群调节密切相关 种群调节学说 种群密度上升 最适栖息地被优势个体占满 无领域或配偶个体比例上升 易受不良气候天敌危害 死亡大于出生,也称异株克生，通常指一种植物通过向体外分泌代谢过程中的化学物质，对其他植物产生直接或间接到影响。,生态学意义 1）农业生产和管理 2）植物群落的组成 3）引起植物群落的演替,第二节 种间关系,种间竞争：是指两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。,7.2.1 种间竞争的实例,竞争排斥原理 principle of competition exclusion,Gause(1934)实验：双小核草履虫（paramecium aurelia）大草履虫（P.caudatum）竞争实验，以一种杆菌Bacillus pyocyaneus喂养。 单养时两种草履虫均以“S”型增长，混养时开始两种虫均增长，双小核草履虫增长较快，16天后只剩下该虫，大草履虫消失。验证了Lotke-Volterra 竞争方程。由此Gause 得出结论，资源需求相同的两个种不能共存。,双核草履虫与袋状草履虫共存 食性和栖境发生分化,星杆藻和针杆藻,两种达尔文雀（勇地雀和仙人掌雀） 藤壶和小藤壶,竞争类型及一般特征,竞争方式： 利用性竞争 干扰性竞争（打斗、姬蜂寄生蜂、杂拟谷盗和赤拟谷盗、涉禽类干扰捕食、他感作用）,特点 竞争不对称 对一种资源的竞争影响对另一资源的竞争结果 似然竞争 一种猎物种群数量的增加，导致捕食者数量增加，增大另一种猎物被捕食的风险。,Lotke-Volterra竞争模型 Lotke, A.J.1925年和Volterra，V.1926年分别提出下述竞争模型。 当甲乙物种单独处在某一有限环境中时，均以Logistic增长。如果N1、N2分别表示甲乙物种的数量，则 dN1/dT=r1N1(K1-N1)/K1) dN2/dT=r2N2(K2-N2)/K2) 上式K1、K2分别表示该环境对甲乙种的环境负荷力。当两个种共存，又需要相似资源时则必然发生竞争。,两个种的种群增长时环境必定对这两个种同时产生反馈。因此上式变为 dN1/dt=r1N1 (K1-N1-N2)/K1) dN2/dt=r2N2(K2-N2-N1)/K2) 以上即为Lotke-Volterra竞争模型。式中、分别表示甲对乙和乙对甲的竞争系数。 N2 、N1表示相对于甲乙种时由乙甲种换算得到的甲乙种数量。,在同一环境甲乙种共存时可能有四种结局: 1. 甲生存，乙被排除。条件是K1K2/，K2K1/，K1K1/，K1K2/结局取决于哪个种初始种群的数量大。 4. 共存。K1K2/，K2K1/。,1/K1和1/K2可分别作为种1和种2的种内竞争强度指标 /K2：可作为物种1对物种2的竞争强度 /K1 ：可作为物种2对物种1的竞争强度,生态位(niche)：物种在生物群落或生态系统中的地位和角色。主要指在自然生态系统中一个种群在时间、空间上的位子及其与相关种群之间的功能关系。,生态位 (niche),对一个生态因子如温度考察某一物种的适宜范围即生态位时，即为一维生态位时，此为一条线上的一个线段； 当考察两个因子的适宜位置时，即为二维生态位，以面积表示； 考察三个因子则为三维生态位，以体积表示； 当考察多个因子时，就是多维生态位，也叫作生态位超体积。,基础生态位 不受竞争、捕食影响，是一种潜在的生态位空间。 实际生态位 举例：拉拉藤G. saxatile和 G.pumilium 孔雀鱼和刺鱼 3种美国蝙蝠,区别： 生态位：物种利用资源（时间、空间位置和功能地位）的状况。 生活小区 （iotope)：是指生物生存的周围环境。 生态区：物种所利用的总资源的所在地。 栖息地（habitat）：物种生存的物理环境。, 生态位宽度（niche breadth）：指被一个有机体单位所利用的各种各样不同资源的总和。资源少，生态位宽度增加而泛化；资源丰富，生态位宽度减小，促进生态位特化 。 生态位重叠（niche overlap）: 生态位重叠是指不同物种的生态位之间的重叠现象或共有的生态位空间，关系到两个物种的生态要求可以相似到多大程度而仍能共存。, 生态位移动（niche drift）: 生态位移动是指种群对资源谱利用的变动。种群的生态位移动往往是环境压迫或是激烈竞争的结果。 生态位分离（niche separation）: 生态位分离是指两个物种在资源序列上利用资源的分离程度。这是环境胁迫或竞争的结果。,A,B,A,A,A,B,B,B,生态位分离，无竞争,生态位相切，无竞争,生态位相交，产生竞争,生态位相叠，可能竞争激烈,生态位分化,活动,4,10,爱德华州林地翩幅的觅食活动,日落后数小时/h,物种 1,物种 2,物种 3,d,d,w,w,w,w,物种 1,物种 2,物种 3,d,d,资源状态a,资源状态b,三种共存物种的资源利用曲线,是指竞争物种在资源利用上的临界阈值。,竞争释放：是指在缺乏竞争者时，物种会扩张其实际生态位。（北以色列沙鼠、新几内亚地鸽）,形状替换：是指竞争产生的生态位收缩导致形态形状变化。（收获蚁下颚大小与竞争蚂蚁数量成负相关；加拉帕戈斯群岛达尔文雀的喙）,种间竞争与空间和时间异质性,浮游生物悖论 海上层结构简单的生境中持续存在大量浮游生物种群。 缝隙（海棕榈和贻贝） 优先权效果：斑块生境中竞争优势,7.2.2 捕食作用,捕食作用：一种生物摄取其他设个体的全部或部分为食，前者称为捕食者，后者称为猎物或被食者。,捕食,典型的捕食,食草,寄生,捕食者：食草动物、食肉动物、杂食动物 被捕食者：化学防御、行为对策,7.2.2.1 捕食者与猎物的协同进化,1）捕食者与猎物协同进化 协同进化： 红皇后效应 协同进化“负作用”倾向减弱,三个假设： 猎物方程：dN/dt=r1N-PN 捕食者方程：dP/dt=-r2P+PN,2）Lotke-Volterra 捕食者猎物模型,低于临界捕食密度，猎物数量上升,高于临界捕食密度，猎物数量下降,猎物零生长等斜线,捕食者多度,猎物多度,猎物多度,捕食者多度,高于临界捕食密度，捕食者数量上升,低于临界捕食密度，捕食者数量下降,捕食者零增长等斜线,2）Lotke-Volterra 捕食者猎物模型,捕食者多度,猎物多度,多 度,捕食者,猎物,时间 (d),Lotke-Volterra 捕食者猎物模型,3）捕食者的捕食对策与食物选择,捕食对策：动物为获得最大觅食效率而采取的各种方法和措施 搜寻者食谱倾向于广谱化 处理者的食谱倾向于特化 生产力低的生境捕食者比高生境食谱广 拒绝低利润食物（白鶺鸽对粪蝇）,7.2.2.2 食草作用,1.食草动物对植物的危害及植物的补偿作用 1）受损程度对损害部位、发育阶段不同而异 2）补偿：增加光合率、增加种子粒重 2.植物的防卫反应 1）毒性与差的味道 2）防御结构,食草动物的食草作用对植物净生产量影响的模型,净初级生产力,食草动物 的刺激作用,没有草食动物时的水平,最适点,严重过牧,净生产力低于没有食草动物时的水平,草食动物消耗水平的增加, 0,寄生与共生,寄生：是指一个种寄居于另一个种的体内或体表，靠寄主体液、组织或已消化物质获取营养而生存。,拟寄生,食生物者,食尸动物,丝光绿蝇,（寄生蜂）,寄生物与寄主协同进化,寄生物：繁殖力强、更换寄主、神经感官退化 寄主：免疫反应（吞噬细胞、抗体）、行为（整理羽毛行为、迁徙、产生防御性化学物质、局部细胞死亡）,窝寄生：强迫寄主生物提供食物或其他利益 种内窝寄生（鸭） 种间窝寄生（杜鹃、褐头牛鹂、蚂蚁）,共生作用 偏利共生（comme