种内和种间关系

1、第七章 种内与种间关系 与已学知识联系 生态学 1 竞争 3 寄生 4 共生 2 捕食 种内关系 种间关系 有机体与生物环境 有机体与非生物环境 （光、温、水等） 1 竞争 4 他感作用 2 性别生态学 3 领域和社会等级 5 集群生活 竞争 植物的密度效应 植物特性： 不能逃避竞争。低密度下，枝繁叶茂；高密度 时，枝叶小，构建少。 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。 固着生长。 最后产量恒值法则 最后产量恒值法则 最后产量恒值法则 (law of constant final yield)：不管初始播 种密度如何，在一定范围内，当条件

2、相同时，植物的最后产量 差不多总是一样的。 Y为单位面积产量；d为密度； 为单株平均产量；W W Y= d = Ki Ki是一常数 -3/2-3/2自疏法则 自疏：高密度种群中，种内 竞争导致个体死亡。 自疏导致：种群密度下降， 单株平均产量上升。 -3/2-3/2自疏法则 -3/2自疏法则：自疏导致的密度 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的斜率。 W W = C d-3/2 lg = lgC 3/2 lgd 与已学知识联系 生态学 1 竞争 3 寄生 4 共生 2 捕食 种内关系 种间关系 有机体与生物环境 有机体与非生物环境 （光、温、水等） 1 竞争 4

3、 他感作用 2 性别生态学 3 领域和社会等级 5 集群生活 为什么大多数生物都是有性繁殖？为什么大多数生物都是有性繁殖？ 无性繁殖的优势无性繁殖的优势：可迅速增殖，占领暂时性新栖息地；后代 带有母本的整个基因组。 有性繁殖的优势有性繁殖的优势：产生更多变异类型的后代，适应多变的环 境，适应稳定而异质的环境。 eg. 长镰管蚜 有性繁殖的进化和维系 物种之间的竞争、捕食者-猎物相互作用是有性繁殖得以保持 的重要因素（Hamilton, 1980）。 eg. 病原体和宿主的相互作用 性比性比 FisherFisher氏性比理论氏性比理论： 事实事实：大多数生物种群的性比倾向于：大多数生物种群的性

4、比倾向于1 1：1 1。 进化原因进化原因：稀少型有利。：稀少型有利。 性比偏离性比偏离 如果某一性别的个体对母体要求的花费较多，便宜的性别后 代数就会较多，以保证相等投入。 哺乳类一般出生时雄性略多，这与雄性早期死亡较多有关。 局域资源竞争局域资源竞争：雌性同胞竞争资源，导致性比偏雄。eg.灵长 类 局域配偶竞争局域配偶竞争：雄性同胞竞争配偶，导致性比偏雌。eg. 螨 性选择性选择 两性对后代投入有差别，导致雄性好斗，雌性挑剔。 性内选择：配偶竞争； 性间选择：偏爱异性的某个独特特征。 让步赛（让步赛（handicaphandicap）理论理论：拥有质量好的副性征表明 其拥有好基因，而弱小个

5、体不可能忍受这种能量消耗， 去生产这些奢侈的副性征。 FisherFisher氏私奔模型氏私奔模型：雄性的诱惑性特征开始被恣意的 雌性所选择，并继续进化，如果雌性基因对挑选特征 编码，雄性也会对该特征编码。 植物性别系统 植物性别系统 雌雄同花：多数植物 雌雄同株异花：少数植物（如玉米、南瓜） 雌雄异株：极为稀少。仅占有花植物5%，如银杏、藤露兜树 优越性（1）减少同系交配几率，具异型杂交优越性 （2）回避两性间对资源的竞争 婚配制度婚配制度：包括配偶数目，配偶持续时间，有无后代抚育。 多雌多雄制（混交制）：多雌多雄制（混交制）：如鱼类。性比多不稳定，对后代照顾少。 一雄多雌制一雄多雌制：如鸡

6、、马、盘羊等。性比不稳定，较强壮的雄性拥有交配 权，其基因易被保留，繁殖力强 一雌多雄制：一雌多雄制：如螳螂、大鸨、距翅水雉、鮟鱇等。少见。性比不稳定。 一雌一雄制（单配偶制）：一雌一雄制（单配偶制）：如天鹅、丹顶鹤。性比稳定，亲体照顾较多。 动物的婚配制度动物的婚配制度 决定动物婚配制度的主要生态因素是资源（食物、营巢地）的质量和资源（食物、营巢地）的质量和 分布分布。 高质而分布均匀的资源高质而分布均匀的资源有利于产生单配偶制，雄性均匀地占有繁殖 空间，雌性寻找没有配偶的雄性，两性照顾后代也是其主要原因。 资源分布不均匀资源分布不均匀时，少数雄性占有资源，雌性只与这些雄性婚配。 条件极端严

7、酷条件极端严酷时，抚育后代显得更加重要，一雌多雄可能更有成效。 与已学知识联系 生态学 1 竞争 3 寄生 4 共生 2 捕食 种内关系 种间关系 有机体与生物环境 有机体与非生物环境 （光、温、水等） 1 竞争 4 他感作用 2 性别生态学 3 领域和社会等级 5 集群生活 领域领域：指个体、家庭或其他社群单位所占据并积极保卫不 让同种其他个体侵入的空间。 领域行为：领域行为：指生物保护领域的任何积极（主动）机制。 领域行为的好处：领域行为的好处：减少战斗；提供食物，提供隐蔽、繁殖 的场所。 领域性与社会等级领域性与社会等级 有关领域的概括性规律有关领域的概括性规律： （1）领域面积随其占有

8、者的体重而 扩大。 （2）领域面积受食物品质的影响， 食肉动物的领域面积较同样体重的食 草动物大。 （3）领域面积和行为往往随生活史， 尤其是繁殖节律而变化。例如鸟类一 般在营巢期领域行为表现最强烈，面 积也大。 褐色蜂鸟：他们每天约有75%的时间是停歇在栖枝上，只有25%的时间用 于觅食。在迁飞时间常常改变取食地点以便适应资源迅速变化，一块 草地今天可能一只蜂鸟也没有，正在开放的花朵也很少，但一周之后 当成千上万朵花竟相开放时，就可能出现10多个被蜂鸟占有的领域。 已经占有领域的蜂鸟每天都在调整自己领域的大小，当领域内的花朵 密度增大时,它们就会缩小自己的领域，反之则扩大。因此，褐色蜂 鸟领

9、域的大小虽然可以相差100倍，但受它保卫的花朵却只有5倍之差 。当花果数目被人为减少时，蜂鸟就会扩大自己的领域。以便使领域 的产量能恢复到原来水平。 社会等级社会等级：指动物种群中各个动物的地位具有一定顺序的现象。 eg. 家鸡鸡群的彼此啄击现象 社会等级的优越性社会等级的优越性： （1）种群稳定、少争斗；生长快，生产率高。 （2）优势个体在食物、栖所、配偶选择中均有优先权，有利于种族 的保存和延续。 社会等级社会等级 狒狒的群体生活 群较大，包括若干雄狒和若干雌狒 ，其中有主雄。主雄在交配、取食 等方面有优先权，但主雄和次雄以 及次雄之间多有互助行为 与已学知识联系 生态学 1 竞争 3 寄

10、生 4 共生 2 捕食 种内关系 种间关系 有机体与生物环境 有机体与非生物环境 （光、温、水等） 1 竞争 4 他感作用 2 性别生态学 3 领域和社会等级 5 集群生活 他感作用 他感作用：指一种植物通过向体外分泌代谢过程中的化学物 质，对其它植物产生直接或间接的影响。 他感作用的主要物质：克生物质 他感作用物质的分泌方式或途径：挥发、淋溶、根的直接分 泌等。 他感作用的生态学意义他感作用的生态学意义 歇地现象 影响植物群落中的种类组成 影响植物群落的演替 歇地现象歇地现象 有些农作物不宜连作，否则会影响作物长势，降低产量。 早稻的根系会分泌对早稻的根系会分泌对-羟基肉桂酸，对早稻的幼羟基

11、肉桂酸，对早稻的幼 苗起到强烈的抑制作用，连作时长势不好。苗起到强烈的抑制作用，连作时长势不好。 红三叶草分泌的多种异黄酮类物质及其在土壤中红三叶草分泌的多种异黄酮类物质及其在土壤中 被微生物分解而成的衍生物对其他植物的发芽被微生物分解而成的衍生物对其他植物的发芽 起抑制作用。起抑制作用。 影响植物群落中的种类组成影响植物群落中的种类组成 影响植物群落的演替影响植物群落的演替 他感作用是植物群落演替的内在因素。 与已学知识联系 生态学 1 竞争 3 寄生 4 共生 2 捕食 种内关系 种间关系 有机体与生物环境 有机体与非生物环境 （光、温、水等） 1 竞争 4 他感作用 2 性别生态学 3

12、领域和社会等级 5 集群生活 集群集群坏处坏处：容易招致天敌注意；加剧种内竞争；易于流行病传播。 集群的生态意义集群的生态意义： 改善小气候条件。如越冬等。 有利于共同取食。如狼等。 共同防御天敌。如斑马等。 寻找配偶和抚育幼体。 有利于洄游、迁移或迁徙。 与已学知识联系 生态学 1 竞争 3 寄生 4 共生 2 捕食 种内关系 种间关系 有机体与生物环境 有机体与非生物环境 （光、温、水等） 1 竞争 4 他感作用 2 性别生态学 3 领域和社会等级 5 集群生活 种间关系包括种间关系包括竞争竞争、捕食、共生捕食、共生和和寄生寄生等。等。 种间关系种间关系 种间竞争的概念种间竞争的概念：具有

13、相似要求的两个或多个物种（种群） 为了争夺空间和资源，相互抑制，给对方带来不利影响。 种间竞争的结果种间竞争的结果： 一个种群被另一个种群完全排挤掉； 一个种群迫使另一种群：占有不同的空间（空间分隔）； 食性特化；其他生态习性分化，如时间分隔等。 竞争竞争（competitioncompetition） 高斯草履虫实验 双小核草履虫双小核草履虫大草履虫大草履虫袋状草履虫袋状草履虫 一个种群被另一个种群完全排挤掉一个种群被另一个种群完全排挤掉空间隔离和食性分化空间隔离和食性分化 生态习性相近（食物、利用资源的方式等相同） 的两个不同种群不能在同一地区长期共存。即生生 态位相同的两个种群不能永久共

14、存态位相同的两个种群不能永久共存。这一假说被 称为高斯假说，又称为竞争排斥原理。 高斯假说高斯假说 种间竞争的类型：种间竞争的类型： 利用性竞争；消耗有限的共同资源。eg.草履虫实验 干扰性竞争；个体间直接的相互作用。eg.物理打斗，他 感作用 种间竞争的特征：种间竞争的特征： 竞争结果的不对称性，一个体的代价远高于另一个体。 对一种资源的竞争能影响对另一资源的竞争结果。 eg.植物对光的竞争, 影响根对水和矿物质的竞争。 1925年和1926年洛特卡（Lotka）和沃尔泰勒 (Volterra)分别提出了种间竞争模型。 他们以逻辑斯谛增长模型为基础，引入了新的参 数-竞争系数（，）。 种间竞

15、争模型种间竞争模型 Lotka-Volterra Lotka-Volterra模型模型 假定：两个物种单独生长时两个物种单独生长时其增长形式符合Logistic 模型， 方程为 物 种1： dN1 / d t = r 1 N1 (1- N1/K1 ) 物 种2： dN2 / d t = r 2 N2 (1- N2/K2 ) (1-N/K)项可理解为尚未利用的剩余空间项，而N/K是 已利用空间项 当两物种竞争或共同利用空间时两物种竞争或共同利用空间时，已利用空间项除N 1外还要加 上N 2，即： )( )( 2 122 22 2 1 211 11 1 K NNK Nr dt dN K NNK N

16、r dt dN 式中： 是种2的一个个体对种1的阻碍系数（竞争系数） 是种1的一个个体对种2的阻碍系数 或者说: 表示每个N2个体所占的空间相当于个N1个体; 表示每个N1个体所占的空间相当于个N2个体. 两物种的竞争结局从理论上讲可有以下三种：两物种的竞争结局从理论上讲可有以下三种： （1） 种1胜，而种2被排除； （2） 种2胜，而种1被排除； （3） 两种共存 （a）图表示物种1的平衡条件 全部空间为N1所占，即N1=K1，N2=0； 全部空间为N2所占，即N1=0，N2=K1 两端点连线代表所有的平衡条件。线以下和以左N1增长，以上和 以右N1下降 N1 N2 K1 K1/ A B （

17、b）图表示物种2平衡的条件： 在平衡线下面N2增加，在上面N2下降 将（a）（b）图互相叠合起来，可得到四种不同结局，其结果将 取决于K1、K2、K1和 K2 /值的相对大小 N1 N2 K2/ K2 A B （1） K1 K2 / ，K2 K1 /： N1取胜取胜, N2灭亡灭亡 在在K2，K2 / ， K1 /， K1 这块面积内，种群这块面积内，种群2已经超过最大容纳量而不能已经超过最大容纳量而不能 增长，而种群增长，而种群1仍能继续增长，仍能继续增长，N1取胜，取胜，N2被排挤掉被排挤掉 dN1/dt=0 K1 / K2 K1K2 / N1=K1 dN2/dt=0 （2） N2K2 K

18、2 K1/ K1K2 / dN1/dt=0 dN2/dt=0 K1 K1 /： N2取胜，取胜，N1 灭亡灭亡 由于在由于在K2，K2 / ， K1， K1 /这块面积内，种群这块面积内，种群1已经超过最大容纳量已经超过最大容纳量 而不能增长，而种群而不能增长，而种群2仍能继续增长，仍能继续增长， N2取胜，取胜， N1被排挤掉。被排挤掉。 （3） K1 K2 / ，K2K2 / ，K2 K1 /:不稳定共存不稳定共存 三角形三角形K1 K2 / 中，种群中，种群2不能增长，种群不能增长，种群1继续增长继续增长; K2 K1 /中，种中，种 群群1不能增长，种群不能增长，种群2继续增长。继续增

19、长。N2和和N1出现不稳定的平衡点。出现不稳定的平衡点。 K2 K1/ K1K2 / dN2/dt=0 dN1/dt=0 E 根据竞争方程可能产生的竞争结果：根据竞争方程可能产生的竞争结果： 物种 1能抑制物种 2 （ K1 K2 / ） 物种 1不能抑制物种 2 （ K1 K1 / ） 物种 2不能抑制物种1 （ K2 w: 种间竞争小，种内竞争强度大。 wd: 种内竞争小，种间竞争强度大。 极限相似性：d/w = 1 共存的竞争物种在资源生态位分 化的临界阈。 dd w dd w 窄生态位宽生态位 竞争释放竞争释放：在缺乏竞争者时，物种扩张其实际生态 位的现象。 性状替换性状替换：生态位收

20、缩导致形态性状发生变化的现 象。 竞争释放和性状替换竞争释放和性状替换 捕食：捕食：就是一种生物取食另一种生物，前者称为 捕食者（Predator），后者称为猎物或被食者 （Prey）。 狭义的捕食狭义的捕食指肉食动物捕食其它动物； 广义的捕食广义的捕食还包括食草动物的食草作用，寄生， 拟寄生（寄生蜂将卵产于其它动物卵中，在幼虫 体内生长）。 捕食作用捕食作用（PredationPredation） 捕食者与猎物的协同进化捕食者与猎物的协同进化 捕食者进化成 猎物进化成 军备竞赛、红桃皇后效应 1. Lotka-Volterra 捕食者捕食者-猎物模型猎物模型 模型假设：一种捕食者与一种猎物；

21、捕食者下降到某 一阈值，猎物种群数量上升；而猎物上升到某一阈值，捕 食者种群数量增加；没有捕食者猎物种群指数增长，没 有猎物种群，捕食者种群指数下降。 猎物方程： 捕食者方程： N猎物密度，P捕食者密度，r1猎物种群增长率， r2捕食者种群死亡率，每一捕食者捕杀猎物的常数或 压力常数，-捕食效率常数，捕食者利用猎物而转变为更 多捕食者的常数。 PNNrdtdN 1 / PNPrdtdN 2 / (1) 猎物是捕食者的食物资源；猎物是捕食者的食物资源； (2) 捕食者对猎物种群有调节作用。捕食者对猎物种群有调节作用。 2. 捕食者与猎物的关系捕食者与猎物的关系 eg1. 美国亚利桑那州的黑尾鹿，

22、捕食者为美洲狮和狼。 1905年以前黑尾鹿种群为4000头，19071918年捕打捕食者， 鹿种群上升到4万头，1925年达到10万头，草场极度退化， 1929年又降到4万头，以后降到1万头。 eg2. 19世纪末，挪威为保护雷鸟，捕猎猛禽和兽类，高密度 的雷鸟却引起了球虫病和其它疾病的广泛传播，20世纪初，雷 鸟一次又一次大量死亡。 (3) 捕食者不能调节猎物种群数量的情况捕食者不能调节猎物种群数量的情况 观点一：不止一种捕食者。 观点二：捕食者只是帮助去除多余。 2. 捕食者与猎物的关系捕食者与猎物的关系 3. 捕食对策捕食对策 觅食效率=摄取食物量/摄食活动耗能 搜寻者，食谱倾向于广谱化

23、。 处理者，食谱倾向于特化。 低生产力环境，食谱宽。 拒绝利润低的食物。 eg. 白鹡鸰对粪蝇的捕食 植物不逃避捕食；食草动物不杀死，只取食其中的构件。 植物构件被采食后，其他构件的光合作用、生长等会出现补 偿。 植物的防卫反应植物的防卫反应 毒性与差的味道 防御结构。 食草作用食草作用 例子： 在乌克兰草原上，500公顷的原始针茅草草原，禁止放牧后， 针茅草繁茂，但因残体分解慢，嫩枝发芽受阻，针茅草大 量死亡，导致杂草繁盛，使草原杂草丛生而废弃。 禾本科为主的草原，有蹄类采食、践踏和粪尿的滋养等 放牧活动，能调节种间关系，使牧场植被保持一定的稳定 性。 图 植物-食草动物种群相互动态模型 1.1.概念概念： 寄生是指一个种（寄生物）寄居于另一个种（寄 主）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。寄生者与捕食者不同，它多次摄取宿主营养， 一般不“立即”或直接杀死宿主。这是“弱者”依附“强 者”的情况。 微寄生物，在寄主体内或表面繁殖（病毒、细 菌、真菌和原生动物 ）； 大寄生物，在寄主体内或表 面生长，但不繁殖。 （昆虫 ）； 拟寄生物（重寄生 物）：在昆虫寄主身上或体内产卵，通常导致寄主死亡。 寄生作用寄生作用 （ParasitismParasitism） 寄生者：寄生者： 神经、感官退化； 生殖器官发达，繁殖力高； 复杂的生活史。 2.