生态学第3章：种群生态之一

1、种群生态学 学习生物种群的特征及其与环境的关系，掌握生物种群的数量、动态和质量及其对环境的适应。掌握种群内部和不同种群间的相互关系。第三章第三章 种群生态学种群生态学目的要求第一节 种群及其基本特征第二节 种群生活史第三节 种内与种间关系 主要内容第三章第三章 种群生态学种群生态学第一节第一节 种群动态种群动态 一、生物种与种群的概念 二、 种群动态 三、种群的空间格局 四、种群调节第二节 种群生活史第三节 种内与种间关系第一节第一节 生物种与种群的概念生物种与种群的概念一、物种及种群的概念 物种：形态相似的个体的集合 种群是指一定空间中同种个体的组合。或者特定空间内能自由交配、繁殖后代的同种

2、生物个体的集合。 抽象：探讨一般规律时，泛指该种的任一种群。 具体：具体研究时，种群是具体的，有时间和空间上的限定。 种群的概念第三章第三章种群生态学（种群生态学（population ecologypopulation ecology）种群特征二、种群特征 1、主要特征 种群是由个体组成的，个体通过特定的关系构成一个有机整体，它具有以下主要特征。（1）、数量特征（2）、空间特征（3）、遗传特征种群特征2. 新特征： 种群的数量变化（年和季节）及其自我调节能力。 种群的质量变化（进化）及其与环境的关系（自然选择） 种群对环境的适应-生态对策 社群关系（其它种内关系）：等级制、利他行为、领域性、

3、集群与分散、婚配制度。密度效应等。 种间关系：种间竞争、他感作用、食草、捕食、寄生、共生等。种群生态学 种群生态学就是研究种群动态、特征及其生态规律的科学。第三章第三章 种群生态学种群生态学第一节第一节 种群动态种群动态 一、生物种与种群的概念 二、 种群动态 三、种群的空间格局 四、种群调节第二节 种群生活史第三节 种内与种间关系 第二节 种群动态种群动态研究种群数量在时间和空间上的变动规律 （1）种群的数量和密度种群动态 （2）种群的分布 （3）种群数量变动和扩散迁移 （4）种群调节种群数量一、种群密度1. 种群的大小和密度（size & density）:（种群数量） (1)定义

4、： 种群大小指该种群所包含的个体数目的多少。（绝对量） 种群密度是指单位空间内个体数目或生物量。（相对量） 单位空间可以指面积：km2=100公顷（hectare）=100万m2，亩等。也可以指体积：m3, l, ml等。 生物量（biomass）：个体数目个体的平均体重密度的类型（2 2）密度的类型：）密度的类型： 绝对密度：指单位面积或空间的实有的个体数 相对密度：用其他统计数量指标间接的表示种群数量高低的相对值。 密度的类型 根据种群密度的适宜程度，分为： 最适密度（optimal density）：种群增长处于最佳状况时的种群密度。 饱和密度(saturate density)：特定环

5、境所能允许的种群最大密度。 最低密度：濒临灭绝前的种群密度。二、种群统计学三类统计指标（1）种群密度（2）初级种群参数包括：出生率、死亡率、迁出和迁入（3）次级种群参数包括：性比、年龄结构、种群增长率等年龄结构1. 年龄结构(age structure)： (1) (1) 定义：年龄结构是指种群中各个年定义：年龄结构是指种群中各个年龄级个体数的分布情况，也称年龄分布或年龄龄级个体数的分布情况，也称年龄分布或年龄组成组成(age distribution or composition) (age distribution or composition) 。 (2) (2) 年龄的划分：年龄的划分

6、： 以绝对年龄划分：年、月、日、时等。以绝对年龄划分：年、月、日、时等。 以生殖状况划分：繁殖前、繁殖期、繁殖以生殖状况划分：繁殖前、繁殖期、繁殖后年龄，如鸟类等。后年龄，如鸟类等。 人类这三期相近，昆虫前期很长，繁殖期短，人类这三期相近，昆虫前期很长，繁殖期短，后期无。后期无。年龄结构表示法(3)年龄结构的表示法： 年龄比例（age ratio）：种群中各年龄级的个体数占种群个体总数的比例。 年龄金字塔(age pyramid)：按年龄级由小到大的顺序，将各龄级个体数或年龄比例用图形表示。上下表示年龄级，左右宽度表示各龄级个体数或年龄比例。 年龄金字塔也称年龄锥体（p49）年龄金字塔年龄金字

7、塔 增长型金字塔：典型金字塔，出生率大于死亡率。基部宽、顶部狭窄。 稳定型金字塔：钟形，出生率与死亡率相近。各部相近。 衰退型金字塔：壶形，死亡率大于出生率，数量趋于下降。基部窄，中上部宽。年龄金字塔年龄结构应用（4）年龄结构的应用： a. 判断动物濒危状况的一个重要标志。 b. 经济鱼类的捕捞标志-捕捞种群年龄的低龄化和小型化现象。 c. 研究人口的有用工具。应用 降低人口增长率的措施（政策）： a. 晚育，假如20岁生育，100年生育5代；25岁生育，100年生育4代，少生一代，对于我国来说就意味着少生2亿多人。 b.少生。但长期执行“临界生育水平”（人口增长为零）以下的出生率标准，又会使

8、年龄结构出现衰退型，使社会人口老龄化。种群的性比2 . 种 群 的 性 比 （ s e x ratio）： 种群中雄性个体和雌性个体数种群中雄性个体和雌性个体数目的比例。目的比例。 性比的表示方法：性比的表示方法：（1 1）简单性比，雄：雌；）简单性比，雄：雌；（2 2）总性比，雌）总性比，雌/ /总数总数* *100%100%，或雄，或雄/ /总数总数* *100%100%生命表3. 生命表（life table）：生命表：描述种群死亡过程的表格。是分析种群动态的有效工具。编制方法：首先划分年龄阶段，记录各年龄级开始时的种群数量，直至该群动物全部死亡，最后据此计算各年龄级死亡率、存活分数、平

9、均寿命等。种群生命表生命表说明生命表各列的意义及计算方式： （1）年龄（年）x：此栏为人为所分。时（分、秒）、天、月、年、数年等。昆虫常以卵、幼虫、蛹、成虫等单位。 （2）各年龄初始存活数nx：此栏为基础数据栏。 （3）各年龄初始存活分数lx：各期存活数占初始种群数量（n0）的比例。(与上述存活率略有不同) lx = nx/n0（*100，*1000）（%，） （4）各年龄死亡数dx：从x到x+1时的死亡个体数。此栏实测或计算， dx = nx-nx+1生命表说明（5）各年龄死亡率qx：从x到x+1时的种群死亡率。qx = dx/nx（6）各年龄平均存活数lx：各年龄期的中点，平均存活数目。l

10、x=(nx+n x+1)/2 = nx- dx/2 = n x+1+ dx/2。（nx=nx+1+dx）（7）各年龄及其以上存活的年总数tx：已活到x年龄的生物总计还有多少年的存活时间。（所有现有个 体 存 活 时 间 的 积 累 ） tx = lx+ l x + 1+ lx+2+lm=tx (x从x到m, m为最长寿命)（8）平均寿命（生命期望值）ex：x龄的生物平均还能活的时间。ex= tx/nx生命表类型生命表的类型生命表的类型： 动态生命表动态生命表：记录同一时间出生的种群存活（死亡）过程的生命表。个体经历了相同的环境条件。适于寿命较短的种群。又称同生群（cohort）生命表，特定年龄

11、生命表，水平生命表。 静态生命表静态生命表：根据某一特定时间对某一种群进行年龄结构的调查所编制的生命表。各年龄的个体经历了不同的环境条件。适于稳定的种群和寿命较长的动物。特定时间生命表，垂直生命表。存活曲线 3. 存活曲线(survival curve) 存活曲线是以时间间隔为横坐标，以相应的存活个体数或存活率为纵坐标所作的曲线图。存 活数nx存 活率lxlg nxlg lx（相对）年龄xa，ib2b1，iib3c，iii存活曲线 与生命表相比，存活曲线更直观地看出种群的数量动态。为了比较种群数量变化率，纵坐标常采用对数形式；为了比较不同寿命种群动态，横坐标常采用相对年龄（如寿命的百分数, x

12、/xl100%。xl为寿命）。存活曲线类型 不同生物种群的存活曲线不同（x：相对年龄；y：存活数的对数），可以分为三种类型： a(i)型：凸型存活曲线，种群接近生理寿命之前，死亡率一直很低，直到生命末期死亡率才迅速上升。如人类和大型兽类。 b(ii)型：对角线型存活曲线，种群下降速率（死亡率）各时期相等。如许多鸟类。b2 c(iii)型：凹型存活曲线，早期死亡率高，以后死亡率很低并稳定。如牡蛎等甲壳类，固定下来后死亡率很低；鱼类、两栖类、海产无脊椎动物、寄生虫等都属这一类。综合生命表 综合生命表与简单生命表不同之处除了存活率lx外，增加了mx栏，mx表示各年龄的出生率。净生殖率说明： x如果是

13、年龄范围，则取平均值作为代表性年龄。nx、dx则换算为% 或，或取1，也可用lx、qx表示。 mx是出生率，是某一时间（x）内每一雌体所产的雌体数。 lxmx是x时间的生殖率。 净生殖率(r0): 一个世代后，每雌产雌数。也就是，每个世代的增殖率（一个世代后，原个体都已死亡）r0= lx mx世代增殖率 若r0 1，则出生率死亡率，一个世代后种群数量增殖r0倍。（种群增长） r0 = 1，则出生率=死亡率，一个世代后种群数量稳定。 r0 1，则出生率 1，则出生率死亡率，一个世代后种群数量增殖r0倍（增长）。 = 1，则出生率=死亡率，一个世代后种群数量稳定。 1，则出生率 0，则出生率死亡率

14、，种群增长。 = 0，则出生率=死亡率，种群稳定。 0，则出生率1 时, 成群分布 (s2m)。集中分布成因3. 集中分布的成因： 植物：1.繁殖特性所致：无性繁殖，种子在附近发芽。2.微域差异：适于某一小区域生活；3.天然障碍：如种子分布障碍；4.动物和人类活动（啃食和破坏等）。 动物：1.局部生境差异（集中于资源丰富区）；2.气候的节律性变化（越冬集群、迁移等）；3.配偶和生殖的结果（成窝、繁殖集群等）；4.社会关系（社群结构、优势种等）格局分布图4.格局规模：（1）格局分布图： 以不同大小的样方取样，多次重复，将相同大小样方的数据作一组，以各区组的格子数为横坐标，以均方值（标准差的平方）

15、为纵坐标，绘成格局分布图。均方值格子数集群随机均匀分布图的作用格局分布图的作用： 判别种群分布类型：曲线保持在水平状态时为随机分布；曲线下降为均匀分布；曲线上升为集群分布。 确定集群分布聚块的平均大小或规模（格局规模）。格局规模（2）格局规模： 集群分布的格局分布图中，曲线峰值所对应的横坐标（单位格子数）的大小称为格局规模（斑块的平均大小）。 有关格局的研究方法还在探索中，如杨持等（1984）为克服取样面积不够的问题，采用了二维网函数插值法，研究草原群落的种群格局。第三章第三章 种群生态学种群生态学第一节第一节 种群动态种群动态 一、种群统计学 二、 种群的数量及其动态 三、种群的空间分布 四、种群调节四、种群调节第二节 种群的进化与选择第三节 种内关系第四节 种间相互作用四、种群调节四、种群调节 种群调节是通过种群本身内在的增长势和环境对种群增长的限制着两个反向力之间的平衡而达到的。种群的数量变动反映着两组相互矛盾的过程（出生和死亡，迁出和迁入）相互作用的结果。于是对种群数量动态机制有不同的假说： 1. 气候学派 多以昆虫为研究对象，他们认为种群参数受天气条件强烈的影响。 2. 生