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生态学（第三版）教学教案课件PPT
杨持
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生态学（第三版）教学教案课件PPT 杨持,生态学（第三版）教学教案课件PPT,杨持,生态学,第三,教学,教案,课件,PPT
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1,第五章,种内与种间关系,2,3,第一节 种内关系,4,种内互助,5,种内互助,6,种内竞争,7,种内竞争,8,一、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, 称为密度效应或邻接效应(the effect of neighbours)。种群的密度效应是由矛盾着的两种相互作用决定的，即出生和死亡、迁入和迁出。凡影响出生率、死亡率和迁移的理化因子、生物因子都起着调节作用, 种群的密度效应实际上是种群适应这些因素综合作用的表现,9,图 5-1 生物物种密度效应的反应类型(Solomon, 1973) (a) 按增长着的种群的反应百分比表示; (b) 按增长着的种群的反应个体数表示,10,植物的密度效应已发现有两个基本的规律: 1最后产量恒值法则(the law of con-stant final yield): 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,11,图 5-2 每单位面积干物质产量与播种密度之间的关系 (Harper, 1977) (a) 开花后的三叶草; (b) 在不同发育阶段上的三叶草,12,2-3/2自疏法则 (the -3/2 thinning law): 如果播种密度进一步提高和随着高密度播种下植株的继续生长, 种内对资源的竞争不仅影响到植株生长发育的速度，进而影响到植株的存活率。在高密度的样方中, 有些植株死亡了, 于是种群开始出现“自疏现象”(self-thinning,13,图 5-3 球果产量和红松鼠种群动态的关系 (Kemp和 Keith, 1970,14,二、 动植物的性行为,动、植物性行为的研究内容包括生物种群内部性别关系、动态及其决定的环境因素,15,植物的性别系统,大多数植物种的个体具有雌雄两性花, 是雌雄同花的。另一些植物种的个体具有雌雄两类花, 雄花产生花粉, 雌花产生胚珠, 所以是雌雄同株而异花的, 如玉米等。至于雌雄异株的植物, 其雌花和雄花分别长在不同的植株上, 只有这类植物的雌性植株和雄性植株与动物中的雌体和雄体相当,16,两性花,17,植物界中,具雌雄异株的相当稀少,大约只占有花植物的5%,如银杏(Ginkgo biloba)等。雌雄异株多出现在热带具肉质果实的多年生植物,18,苏铁的雌花与 雄花分别生长 于不同的植株， 称为雌雄异株。 这里是正在 开花的雌株（左） 和雄株（右,19,图 5-4 藤露兜树花的构造图 (Ehrlich, 1987,20,动物的婚配制度,1. 婚配制度的定义和进化 婚配制度是指种群内婚配的各种类型,婚配包括异性间相互识别,配偶的数目,配偶持续时间,以及对后代的抚育等。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的多配偶制进化而来的,21,一雄一雌的单配偶制,22,2. 决定婚配制度类型的环境因素 决定动物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,23,3. 婚配制度的类型 按配偶数有单配偶制(monogamy)和多配偶制(polygamy),后者又分一雄多雌制(polygyny)和一雌多雄制(polyandry,24,领域性,领域(territory)是指由个体、家庭或其他社群(social group)单位所占据的、并积极保卫不让同种其他成员侵入的空间。 具领域性(territoriality)的种类在脊椎动物中最多,尤其是鸟兽,这些动物的高级神经活动最复杂。 保护领域的目的主要是保证食物资源、营巢地,从而获得配偶和养育后代,25,领 域,26,图 5-5 鸟类领域面积与体重、食性的关系 （孙儒泳等，1993,27,社会等级,社会等级(social hierarchy ) 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(dominant-submissive)关系。 社群等级和领域性这两类重要的社会性行为,与种群调节有密切联系,28,第二节 种间关系,29,一、 种间竞争,种间竞争(competition)是指具有相似要求的物种, 为了争夺空间和资源,而产生的一种直接或间接抑制对方的现象。 在种间竞争中,常常是一方取得优势, 而另一方受抑制甚至被消灭。 植物的生长速率、个体大小、抗逆性及营养器官的数目等都会影响到竞争的能力。 （一）高斯假说 （二）Lotka-Volterra 模型 （三）生态位理论,30,一）高斯假说,高斯(Gause，1934)首先用实验方法观察两个物种之间的竞争现象,他用草履虫为材料,研究两个物种之间直接竞争的结果。 当两个物种利用同一种资源和空间时产生种间竞争现象。两个物种越相似, 它们的生态位重叠就越多,竞争就越激烈。这种种间竞争情况后来被英国生态学家称之为高斯假说,31,高斯选择两种在分类上和生态习性上很接近的草履虫双小核草履虫（Paramecium aurelia）和大草履虫（P.caudatum）进行试验。取两个种相等数目的个体,用一种杆菌为饲料,放在基本上恒定的环境里培养。开始时两个种都有增长,随后P.aurelia的个体数增加,而P.caudatum的个体下降,16 d后只有P.aurelia生存,而 P.caudatum趋于最终的灭亡,32,图 5-6 两种草履虫单独和混合培养时的种群动态 （李博等，1993,33,二） Lotka-Volterra 模型,现假定有两个物种,当它们单独生长时其增长形式符合逻辑斯谛模型,其增长方程是： 物种1：dN1/dt=r1N1(K1-N1-N2)/K1 物种2：dN2/dt=r2N2(K2-N2-N1)/K2 如果将这两个物种放置在一起,则它们就要发生竞争,从而影响种群的增长。设物种1和2的竞争系数为和(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种群的效应。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种群的效应), 并假定两种竞争者之间的竞争系数保持稳定,34,物种1在竞争中的种群增长方程为： 物种2在竞争中的种群增长方程为,35,从理论上讲, 两个种的竞争结果是由两个种的竞争系数、与K1,K2比值的关系决定的,可能有以下四种结果： (1) K1/K2或K2/K1 两个种都可能获胜。 (2) K1/K2和K2/K1 物种2将被排斥,物种1取胜。 (4) K1/K2和K2/K1 两个种共存,达到某种平衡,36,图 5-7 大麦和燕麦竞争试验的输入输出图,37,图 5-8 植物竞争中用输入输出图表明的4种可能结果 （Kerbs， 1978,38,三）生态位理论,生态位（niche）是生态学中的重要概念，主要指在自然生态系统中一个种群在时间、空间上的位置及其与相关种群之间的功能关系。明确这个概念对于正确认识物种在自然选择的进化过程中的作用，并在运用生态位理论指导人工群落建立中种群的配置等方面具有十分重要的意义,39,E. P. Odum (1971)将前人有关生态位的概念进行了综合,认为物种的生态位不仅决定于它们在哪里生活,亦决定于它们如何生活以及如何受到其他生物的约束。生态位概念不仅包括生物占有的物理空间,还包括它在群落中的功能作用以及它们在温度、湿度、土壤和其他生存条件的环境变化梯度中的位置,40,图 5-9 Hutchinson 的生态位模式图 （Begon，1981,41,图 5-10 三个共存物种的资源利用曲线 （Begon， 1986） d 为曲线峰值间的距离； w为曲线的标准差,42,一）他感作用的概念 （二）他感作用的物质 （三）他感作用的生态学意义,二、他感作用,43,一）他感作用的概念,他感作用就是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的影响。这个概念得到了大多数研究者的赞同。这种作用是种间关系的一部分，是生存竞争的一种特殊形式，种内关系也有此现象。在Molisch 的著作发表后, 人们对这个问题的认识有了长足的进展,44,二）他感作用的物质,他感作用的物质包括乙烯、香精油、酚及其衍生物、不饱和内脂、生物碱、配糖体等,45,三）他感作用的生态学意义,1他感作用的歇地现象 植物他感作用的研究在农林业生产和管理上具有极重要的实践意义。在农业上，有些农作物不宜连作，连作则影响作物长势，降低产量。必须与其他作物轮作，连作时产生的这种现象，称为歇地现象,46,2他感作用和植物群落中的种类组成 植物群落都由一定的植物种类组成，他感作用是造成种类成分对群落的选择性、某种植物的出现引起另一类消退的主要原因之一,47,3他感作用与植物群落的演替 引起植物群落演替的原因很多，但大体上又分为外因和内因两大类，关于植物群落演替的内在因素，至今报道不多，目前认为他感作用是重要的因素之一。由于测定演替的指标，是以种群依次更替的方向、速度和种群的特征变化为标度，因而他感作用可能是重要原因,48,三、 捕食作用,一）捕食者与猎物 生物种群之间除竞争食物和空间等资源外, 还有一种直接的对抗性关系,即一种生物吃掉另一种生物的捕食作用(predation),生态学中常用捕食者（predator）与猎物或被食者(prey)的概念来描述,如食肉动物捕食食草动物或其他食肉动物(即狭义的捕食者和猎物)，狮吃马，狼吃羊等。 由于捕食者与猎物的关系是在漫长的进化过程中形成的，因此捕食者可以作为自然选择的力量对猎物的质量起一定的调节作用,49,捕食者与猎物,50,二) 草食作用 草食作用(herbivory)是广义捕食的一种类型,其特点是被食者只有部分机体受损害,通常捕食者只采食植物的某一部分,留下的部分能够再生,例如牛羊吃草, 植物本身也没有逃脱食草动物的能力。 1.食物的质量能影响捕食者消化和排泄系统的适应性。 2.植物的补偿作用。植物在被动物啃食而受损害时并不是完全被动的,而是具有各种补偿机制,51,3. 植物的防卫反应。食草动物的“捕食”还可能引起植物的防卫反应,如产生更多的刺(机械防御)或化学分泌物(化学防御)。 4. 植物和食草动物的协同进化。协同进化(coevalution)是指在进化过程中,一个物种的性状作为对另一物种性状的反应而进化, 而后一种的这一性状本身又作为对前一物种性状的反应而进化的现象,52,四、 寄生与共生,一） 寄生(parasitism) 寄生是指一个种(寄生者)寄居于另一个种(寄主)的体内或体表，从而摄取寄主养分以维持生活的现象。寄生可分为体外寄生(寄生在寄主体表)与体内寄生(寄生在寄主体内)两类, 在寄生性种子植物中还可分出全寄生与半寄生两类。全寄生植物从寄主那里摄取全部营养, 而半寄生只是从寄主摄取无机盐类, 它自身尚能行光合作用制造养分,53,肉苁蓉寄生在锁梭上,54,二） 偏利共生(commensalism) 共生(symbiosis)中仅对一方有利称为偏利共生, 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,55,三）互利共生(mutualism) 互利共生是两物种相互有利的共居关系,彼此之间或者存在营养方面相互依存，或者存在防卫性的相互照应。 营养方面的互利共生通常以双方在获取能量和营养时所特有的互补性为基础,56,防卫上的互利共生表现为一方从另一方获得食物或隐蔽场所，同时回报给对方安全，如使其免受捕食和寄生物的攻击。 动物与微生物之间互利共生的例子也有很多,如反刍动物与其胃内的微生物间形成了一种互利共生的关系,微生物既帮助了反刍动物消化食物,自身又得到了生存,57,互利共生,58,思考题,1.何谓种内与种间关系? 种间关系有哪些基本类型? 2.生物密度效应的基本规律有哪两个? 其主要特征是什么? 3.什么是他感作用?研究他感作用有什么意义? 4.什么是高斯假说与竞争排斥原理? 5.什么是生态位? 试举例说明。 6.举例说明你对生物领域性和捕食作用的认识。 7.你是如何理解共生这一概念的?共生有何生物学意义,59,推荐阅读文献,1 李博,等. 普通生态学. 呼和浩特：内蒙古大学出版社, 1993. 2 孙儒泳, 李博,等. 普通生态学. 北京： 高等教育出版社, 1993. 3 曲仲湘,等. 植物生态学.2版. 北京： 高等教育出版社,
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