第7章-种内与种间关系.ppt

1,普通生态学(7),云南大学生命科学学院,2,第七章种内与种间关系,7.1概述7.2种内关系7.3种间关系,3,7.1概述,7.1.1种内关系：生物种群内部的个体间的相互作用7.1.2种间关系：生活于同一生境中的物种间的相互作用7.1.3种内、种间相互作用的种类竞争捕食、自相残杀互利共生寄生,4,种间相互作用的基本类型,5,7.2种内关系,7.2.1密度效应7.2.2性别关系7.2.3领域性和社会等级7.2.4他感作用,6,7.2.1密度效应,在一定时间内，当种群的个体数目增加时，就必定会出现邻接个体之间的相互影响最后产量衡值法则-3/2自疏法则,7,食物和种群大小的关系,8,最后产量衡值法则,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=Wad=KiY单位面积产量，Wa植物个体平均重量，d为密度，Ki常数原因：密度增加时，竞争加强，生长率下降，个体变小,9,密度效应,开花后的三叶草,不同发育阶段的三叶草,10,-3/2自疏法则,自疏现象：同一种植物因密度引起的个体死亡自疏导致的密度和个体重量的关系：W=Cd-3/2双对数曲线斜率为-3/2,故称为-3/2自疏法则。,11,Self-thinningintheryegrass,12,Regressionlinesfromself-thinningcurvesfor31standsofdifferentspeciesofplants,13,7.2.2性别生态学,内容：性别关系类型、动态及环境因素对性别的影响两性细胞的结合与有性繁殖性比性选择植物的性别系统动物的婚配制度,14,两性细胞的结合与有性繁殖,有性繁殖的种类雌雄异体雌雄同体，异体受精雌雄同体，同体受精有性繁殖和无性繁殖的利弊无性生殖：迅速占领生境、保证遗传的稳定性有性生殖：产生不同基因型的后代、适应变化的环境红皇后效应：病原体-宿主的相互作用,15,有性繁殖的机制,美国生态学家T.H.Hamilton(1980)提出了一个假说：营有性繁殖的物种之间的竞争和捕食者猎物间相互作用是使有性繁殖保持的重要因素红皇后效应。,？,崩溃,16,性比,性比：雄性个体（）：雌性个体（）Fisher氏性比理论：1:1稀少型有利数量少的性别具有相对较高的适合度雌雄两性投入相等便宜的性别有更多的后代数生殖成效最大化局域资源竞争雄性比例高局域交配竞争雌性比例高,0,-0.2,-0.4,-0.6,0.50,0.54,0.58,0.62,出生时雄体的比例,灵长类,0.66,17,性选择,性选择：雌雄不仅在生殖器官结构上有区别，而且常常在行为、大小和许多形态特征上有差异。性选择的原因：生殖成效区别性选择的途径性内选择：即通过同性成员间的配偶竞争进行性间选择：通过偏爱异性的某个独特特征进行让步性理论：质量好的大尾，必须有好的基因Fisher氏私奔模型：雌性对挑选特征编码，雄性也会对该特征编码性内和性间选择兼有,18,植物的性别系统,雌雄同花(两性花)同株异花(单性花)雌雄异株原因环境因素和进化策略(藤露兜树实例),19,动物的婚配制度,婚配制度的定义：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。婚配制度的类型单配制一雄多雌制多配制一雌多雄制决定婚配制度类型的环境因素食物丰富，分布均匀单配偶环境的资源质量和分布（食物和营巢地）一雄多雌资源分布不均匀一雌多雄,20,7.2.3领域性和社会等级,领域性(territoriality)领域：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领域行为：鸣叫、气味标志、威胁、直接进攻入侵者领域面积与动物及环境的关系：体重、食物品质、季节社会等级(socialhierarchy)社会等级现象：动物种群中个体的地位具有一定顺序的现象社会等级的形成：支配行为社会等级的意义：优胜劣汰领域性、社会等级和种群调节种群数量调节物种进化,21,图片：领域性和资源的关系,22,7.2.4他感作用,他感作用(allelopathy)植物体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影响的现象存在于种内和种间克生物质乙烯、香精油、酚及其衍生物，不饱和内脂、生物碱、配糖体等生态意义对农林业生产的影响：歇地形象影响植物群落的种类组成植物群落演替的重要内在因素,23,7.3种间关系,种间关系指两个或多个不同物种在共同的时间和空间环境中生活，由于不同物种相互成为环境因子，形成了不同物种之间的相互作用主要研究方向相互动态：相互作用的不同物种的种群动态协同进化：物种在进化上的相互作用关系类型种间竞争捕食作用寄生和共生,24,7.3.1种间竞争,高斯假说竞争的类型和特征Lotka-Volterra模型生态位理论竞争释放和性状替换种间竞争与时空异质性,概念两种或多种生物因利用共同资源而产生的使其受到不良影响的相互关系称为种间竞争竞争结果一方获胜，另一方被抑制或消灭竞争能力生态习性生活型生态幅度,25,高斯假说(竞争排斥原理),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物种，不能长期共存在一起要求相同资源的两个物种不共存与一个空间长期共存在同一地区的两个物种，由于剧烈竞争，他们必然会出现栖息地、食物、活动时间或其他特征上的生态位分化,26,高斯假说GrowthcurvesforParameciumaureliaandP.caudatuminseparateandmixedcultures,27,星杆藻(Asterionella)和针秆藻(Yynedra),28,Resourcepartitioning,29,Resourcepartitioning,ResourcepartitioningisdemonstratedbythefeedinghabitsoffivespeciesofNorthAmericanwarblers.Eachoftheseinsect-eatingspeciessearchesforfoodindifferentregionsofsprucetrees.,30,竞争的类型和特征,种间竞争的类型利用性竞争：通过损耗资源干扰性竞争：竞争个体间直接相互作用种间竞争的特征不对称性对不同资源竞争的结果相互影响,31,Lotka-Volterra模型,假设两个物种，单独生长时增长曲线为逻辑斯蒂模型若将两个物种放在一起，他们发生竞争，从而影响其他种群增长：假设表示在物种1的环境中，每存在一个物种2的个体，对于物种1的效应。表示在物种2的环境中，每存在一个物种1的个体，对于物种2的效应，则有逻辑斯蒂方程：dN1/dt=r1N1(1-N1/K1N2/K1)dN2/dt=r2N2(1-N2/K2N1/K2）,32,种间竞争示意图,33,种间竞争示意图,34,种间竞争结果,K1K2/，K1/K2，物种2被排斥，物种1取胜K1K2/，K1/K2，稳定的平衡点，两种共存,35,生态位理论,生态位(niche)指物种在生物群落或生态系统中的地位和角色；在自然生态系统中一个种群在时间、空间上的位置及其在相关种群之间的功能关系(n-维生态位)生物生长发育的不同时期生态位不同基础生态位和实际生态位基础生态位：物种能栖息的、理论上最大的空间实际生态位：物种实际占有的空间生态位分化资源利用曲线生态位重叠导致中间竞争加剧，导致物种灭亡或生态位分离极限相似性,36,Threedimensionsoftheniche,37,种的生态位,38,Fig.Theprocessofcharacterdisplacement(a)individualsofonespeciesthatuseresourcesinregionsthatdonotoverlapwiththeotherspecieshaveaselectiveadvantage.,39,生态位不重叠,40,竞争释放和性状替换,竞争释放(competitiverelease)缺乏竞争者时，物种实际生态位扩张的现象以色列沙鼠性状替换(characterdisplacement)指两个亲缘关系密切的种类若在异域性分布中，它们的特征往往很相似，甚至难以区别。但在同域性分布中，它们之间的区别就明显，彼此之间必须出现明显的生态分离。收获蚁、达尔文雀,41,种间竞争与时空异质性,环境的空间异质性和时间异质性环境的时空变化对种间、种内竞争的影响占有者优势,42,7.3.2捕食作用,相关概念捕食者和猎物食草作用,43,捕食的相关概念,捕食(predation)：生物摄取其他生物个体（猎物）的全部或部分为食的现象广义的捕食概念：典型的捕食食草作用寄生和拟寄生同类相食食肉动物、食草动物和杂食动物特化种、泛化种；单食者、寡食者,44,捕食者和猎物,捕食者和猎物的协同进化Lotka-Volterra捕食者猎物模型自然界中捕食者对猎物种群数量的影响,45,捕食者和猎物的协同进化,捕食者适于捕食的特征：锐齿、利爪、尖喙、毒牙等工具，诱饵追击、集体围猎、速度猎物逃避捕食的对策：保护色、警戒色、拟态、假死、集体抵御自然选择对捕食者和猎物的对立选择精明的捕食者。人？,46,捕食者和猎物,47,.,Fig.TheAmericanbittenareexamplesofcrypticcoloration,48,Fig.awhite-tailedptarmigan.,Preyadaptations,49,保护色,50,警戒色,51,警戒色,52,聚在一起加强警戒色,53,贝茨拟态具有警戒色的不可食动植物常常作为模型被可食动物模拟，后者外形与有毒生物极相似,一种蜂有毒,蛾无毒,螳螂无毒,54,缪勒拟态,不可食物种对另一不可食物种的模拟,55,非洲狮善于追逐大的猎物,56,方骨,57,Lotka-Volterra捕食者猎物模型,条件：一种捕食者和一种猎物捕食者和猎物数量相关无捕食者时猎物指数增长、无猎物时捕食者指数减少模型dN/dt=r1N-PNdP/dt=r2P-PN猎物零增长:r1N=PN或P=r1/捕食者零增长：r2P=PN或N=r2/不论种群起始数量如何，都出现猎物和捕食者数量交替升降的循环,58,PREDATOR-PREYRELATIONSHIPS,PopulationcyclesofsnowshoeharesandtheirlynxpredatorsbasedonthenumbersofpeltsreceivedbytheHudsonBayCompany,59,PREDATOR-PREYRELATIONSHIPS,Out-of-phasefluctuationsinlaboratorypopulationsoftheazulibeanbeetleanditsbraconidwasppredator.,60,Predator-PreyRelationships,61,自然界中捕食者对猎物种群数量的影响,两种主要观点任一捕食者的作用，只占猎物种群死亡率的一小部分，捕食者仅对猎物种群有微弱影响。蛇和田鼠捕食者只是利用了猎物种群中超出环境容量的部分个体，对猎物种群大小没有影响。雀鹰和大山雀捕食者对猎物数量有明显影响的证据热带岛屿引入捕食者后猎物种群的灭绝原因：无反捕食对策,62,食草作用,食草对植物的危害和植物的补偿作用危害：随受损部位、发育阶段的不同而异补偿：自然落叶减少、单位光和面积提高、增加种子重量植物的防卫反应毒性与差的味道；防御结构：钩、倒钩、刺植物与食草动物的相互动态放牧系统：植物-食草动物相互作用系统牧场依靠放牧维持较高的生产力；过度放牧引起草场退化植物和草食动物的协同进化协同进化是指在进化过程中，一个物种的性状作为另一物种性状的反应而进化，而后一物种的性状本身又作为前一物种性状的反应而进化的现象,63,植物的防卫措施,64,65,7.3.3寄生与共生,寄生偏利共生互利共生,66,寄生(parasitism),寄生的相关概念寄生物与寄主的相互适应与协同进化寄生物与寄主种群的相互动态社会性寄生物,67,寄生的相关概念,寄生的概念微寄生物和大寄生物、主要的寄生物寄生蠕虫和昆虫专性寄生和兼性寄生拟寄生物食生物者和食尸动物,68,Deformedfrogresultingfromaparasiticinfection,Microparasite,Macroparasite,Parasitism,69,寄生物与寄主的相互适应与协同进化,寄生物对寄生生活的适应感官和神经系统退化超强的繁殖能力复杂的生活史：转换寄主寄主对疾病的反应免疫反应：细胞免疫反应和B-细胞免疫反应行为对策：整理毛、羽，逃离病区植物和低等动物的反应：非特异性免疫、局部细胞死亡、提前落叶寄生物与寄主的协同进化负作用减弱互利共生,70,毛泽东七律二首送瘟神一九五八年人民日报,绿水青山枉自多，华陀无奈小虫何。千村薜荔人遗矢，万户萧疏鬼唱歌。坐地日行八万里，巡天遥看一千河。牛郎欲问瘟神事，一样悲欢逐逝波。,春风杨柳万千条，六亿神州尽舜尧。红雨随心翻作浪，青山着意化为桥。天连五岭银锄落，地动三河铁臂摇。借问瘟君欲何往，纸船明烛照天烧。,71,72,拟寄生蜂在其它昆虫的幼虫或蛹内发育,73,Myxoma和欧洲兔,欧洲兔于1859年引进澳洲，随后即快速扩散，过度啃食，显著影响当地食草动物的草源澳洲于1950年使用Myxoma病毒来控制澳洲兔种群开始使用，Myxoma病毒的毒性极强，数天內即可杀死宿主但是经过数年后，Myxoma病毒的毒性显著的下降,74,寄生物与寄主种群的相互动态,与捕食者-猎物的相互作用类似寄主密度增加寄生物广泛扩散和传播寄主种群因流行病而急剧缩小寄主提高免疫力易感种群减小、疾病传染力下降寄主密度增加与捕食者-猎物种群类似的寄主种群循环寄主密度增加寄生物扩散和传播的机会增加寄主种群因流行病而缩小寄生物种群也随之减小寄主种群上升,75,社会性寄生物,社会性寄生的概念寄生者不摄取寄主组织，而是让寄主为其提供食物或其他利益鸟类的窝寄生种内窝寄生：鸭种间窝寄生：大杜鹃、褐头牛鹂蚂蚁的社会性寄生强迫其他种的工蚁为其饲育幼体,76,雌杜鹃通常把蛋下到别的鸟窝里,图片：鸟类的寄生,77,偏利共生,共生对一方有利、对另一方无害的共生类型附生植物与被附生植物是一种典型的偏利共生，如地衣、苔藓、某些蕨类以及很多高等的附生植物（如兰花）附生在树皮上，借助于被附生植物支撑自己，获取更多的光照和空间资源,78,互利共生,互利共生的概念：两物种相互有利的共居关系，彼此间有直接的营养物质的交流，相互依赖、相互储存、双方获利互利共生的类型：共生性与非共生性互利共生：植物与菌根、根瘤菌，植物与昆虫、清洁鱼与顾客鱼专性与兼性互利共生：地衣、珊瑚，植物与固氮菌、有花植物与动物防御性互利共生：黑麦草与麦角真菌、植物与蚂蚁动物体内的共生性互利共生：肠道菌群互利共生和进化互利共生可能来源于寄生物-寄主、捕食者-猎物关系或其他共栖者真核细胞来源于原核共生体：叶绿体、线粒体来自原核生物,79,互利共生的不同类型,行为上互利共生：鼓虾与丝缎虎种