5-第三部分-植物生态学-种内和种间关系.ppt

种群生态学 种内和种间关系 第6章 种内关系和种间关系 1 种内关系 2 种间竞争与生态位分化 3 捕食作用 4 共生 1 种内关系 种内竞争和密度效应性别关系 动物生态内容 领域性与社会等级 动物生态内容 种内竞争与密度效应 种间竞争直接表现为个体间的密度效应 最后产量恒值法则 植物 三叶草的密度与产量实验 不管初始播种的密度如何 在一定范围内 当条件相同 植物的最后产量差不多总是一样的 最后密度产量恒值法则 Y W dY 单位面积产量W 个体平均重量d 密度 3 2自疏法则 植物 密度和个体重量的关系 竞争结果是较大个体存活 密度下降w C d 3 2或logw logC 3 2logdw 个体平均重量C 常数d 密度 植物的性别系统 雌雄同株和雌雄异株 5 有花植物 狐蝠传粉与破坏作用 因此雌雄同株受到破坏大 而雌雄异株适者生存植物性别系统的进化选择中环境因素影响的复杂性和研究困难性 动物的领域性 领域性 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 红松鼠的领域 动物的领域性原理 领域面积随领域占有者的体重而扩大食肉动物的领域面积比同样体重的食草动物的领域面积要大 体重越大 面积差别越大 领域行为和面积随生活史 尤其是繁殖节律而变化 红松鼠的领域 2 种间关系 种间关系类型种间竞争的类型Lotka Voterra种间竞争模型物种共存与生态位理论 种间关系的类型 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 00 彼此互不影响共生 彼此互相有利 专性或兼性偏利 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 种间竞争实质及不同竞争类型 高斯实验 草履虫的种间竞争 高斯假说 草履虫的种间竞争 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 竞争和资源利用 硅藻 种间竞争 资源的争夺 种间竞争一般是指两个物种或更多物种共同利用相同的有限资源时产生的相互竞争作用 种群 资源 竞争者 竞争的类型和特点 利用性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 干扰性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 他感作用 竞争的特点竞争的不对称性 通常竞争各方影响的大小和后果不同对一种资源的竞争能影响对另一种资源的竞争结果 藤壶的种间竞争的不对称结果是环境与竞争综合作用的反映 似然竞争 间接的相互作用 竞争者 天敌 种群 Lotka Voterra种间竞争模型 两个物种生活在同一空间 利用相同资源 两个种群数量如何变化 逻辑斯蒂方程 一个种群的增长 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 c 1 K从空间的角度看 N K为已经利用的空间比例 1 N K为未利用的空间比例 两个物种个体对种群N1的影响 N1 K1为物种1已经利用的空间比例 N2 K1是物种2已经利用的物种1的空间比例 是物种2个体转换成物种1个体数量的系数 竞争系数 竞争系数 是物种2个体转换成物种1个体数量的系数 即如果物种2一个个体相当物种1的10个个体 则 10 1 对N1种群 物种2每个个体的竞争抑制效应与物种1每个个体的影响相等 1 对N1种群 物种2每个个体的竞争抑制效应大于物种1每个个体 1 对N1种群 物种2每个个体的竞争抑制效应小于物种1每个个体 LotkaVolterra方程 种间竞争对每个种群的数量增长的影响 物种2对物种1的竞争系数 物种1对物种2的竞争系数 LotkaVolterra方程分析 种群平衡状态 物种1种群增长停止 dN1 dt 0k1 N1 N2 0N1 0 N2 K1 N2 0 N1 K1N1零增长线 N2种群平衡状态 物种2种群增长停止 k2 N2 N1 0N2 0 N1 K2 N1 0 N2 K2N2平衡线线下种群增长线上种群减少 两个种群竞争动态 结果1 两个种群竞争动态 结果2 两个种群竞争动态 结果3 两个种群竞争动态 结果4 结果评价 种内竞争和种间竞争指标 种内竞争强度指标 S 物种1 1 K1 S11物种2 1 K2 S22S值越大 种内竞争越激烈种间竞争强度指标 T 物种2 对物种1 a K1 T21物种1 对物种2 K2 T12T值越大 种间竞争越强 四种结果 K1 K2 K2 K1 a物种1胜利 K1K1 a物种2胜利 K1 K2 K2 K1 a物种1或2胜利 K1 K2 K2 K1 a物种1和2共存 四种结果 1 S11 1 T121 S22 1 T21物种1胜利 1 S111 T21物种2胜利 1 S11 1 T121 S22 1 T21物种1或2胜利 1 S11 1 T121 S22 1 T21物种1和2共存 四种结果 S11T21物种1胜利 S11 T12S22 T21物种2胜利 S11 T12S22 T21物种1或2胜利 S11 T12S22 T21物种1和2共存 四种结果评价 结果1 S11T21 物种1胜利物种1 种内竞争强度种间竞争强度 对内竞争力强物种1胜利结果2 同样道理 物种2胜利物种2 种内竞争强度种间竞争强度 对内竞争力强物种2胜利 四种结果评价 结果3 物种1 对外竞争力强物种2 对外竞争力强物种1或2胜利结果4 物种1 对内竞争力强 对外竞争力弱物种2 对内竞争力强 对外竞争力弱物种1和2共存 共存的条件 只有两个物种的种间竞争力比种内竞争力弱时 两个物种才能共存生境的异质性为竞争失败者提供躲避场所 两个物种可能共存 物种共存与生态位 niche 理论 生态位 物种在群落和生态系统中的地位和角色 生态位的维度 捕食高度 捕食高度 捕食高度 猎物大小 猎物大小 温度 基础生态位与实际生态位 生态位的重叠 生态位的分化 种内竞争和种间竞争 比较不同物种的资源利用曲线 可分析生态位的重叠和分离情况 探讨竞争与进化的关系 d w 1越大 种间差异超过种内 可能共存 但进化过程中不一定持久 d w 1越小 生态位重叠太大 稳定共存可能性小 竞争释放 竞争释放 缺乏竞争者时 物种会扩张其实际生态位 温度 水分 性状替换 性状替换 竞争激烈时 物种的实际生态位收缩 表现在物种的某些性状发生改变 3 捕食作用 狭义的捕食 广义的捕食作用典型捕食 捕食者袭击猎物迅速杀死并吃掉食草 食草者仅仅消费对象个体的一部分寄生 寄生者与单一对象个体 寄主 有密切关系 通常生活在寄主的组织中 捕食者和猎物的协同进化 协同进化 一个物种的性状作为对另一个物种性状的反应而进化捕食者 提高捕食效率 适应性特征锋利的爪 毒腺 集体围猎猎物 逃避被捕食 适应性特征保护色 假死 拟态捕食者 猎物在协同进化过程中 负作用 的倾向减弱 利于物种共存 捕食者 猎物种群的数量动态 Lotka Volterra捕食者 猎物模型三点简化假设 一种捕食者和一种猎物捕食者数量下降到某一限度 猎物数量上升 捕食者数量增多 猎物数量下降猎物数量上升到某一限度 猎物数量如果很少 捕食者数量就下降 有干扰存在情况下 捕食者 猎物种群动态 理论结果 案例1 接近理论结果的案例 典型的捕食者 猎物系统 猞猁和雪兔 猞猁和雪兔的种群动态 三个种群的数量动态 时滞 捕食者种群对猎物种群的数量变化需要有一个反应时间 时滞 案例2 两种螨虫间的捕食实验 两种螨虫 捕食者和猎物 的种群动态 猎物捕食者 食物 简单的实验生境 复杂的生境 两种群动态 种群循环波动 捕食者和猎物共存条件 庇护所 迁移 食草作用 食草的特点被食者只有部分机体受到损害 植物也不能逃避动物的取食植物进化出相应的防卫机制 减少伤害动物近化出自我调节机制 不毁灭植物植物与食草动物的协同进化植物的补偿作用 落叶 增强光合作用植物的防卫反应 有毒次生代谢物质食草动物形成的特殊酶解毒 或调整食草时间避开有毒物质 植物与食草动物的种群间的相互动态 4 共生 偏利共生 附生动植物与被附生物互利共生 不同物种的两个个体之间互惠关系 可以增加双方的适合度 例子 蚂蚁和金合欢的互利共生 空的叶刺可以筑巢 植物为蚂蚁提供蜜和蛋白质 植物得到保护 互利共生的类型 仅仅表现在行为上的互利共生 清洁工鱼和顾客鱼包括种植和饲养的互利共生 切叶蚁种植真菌有花植物和