基础生态课件

基础生态课件2023/5/261第一页，共六十一页，编辑于2023年，星期五第三章种群生态学第二节种群动态二、种群统计学（三）生命表(Lifetable)的编制4、种群增长率（r）和内禀增长率三、种群的增长模型2023/5/262第二页，共六十一页，编辑于2023年，星期五三、种群的增长模型（一）与密度无关的种群增长模型1.种群离散增长模型Nt=N0λt=1:种群稳定>1:种群上升.0<<1:种群下降=0种群没有繁殖，种群在下一代灭亡。2023/5/263第三页，共六十一页，编辑于2023年，星期五（一）与密度无关的种群增长模型２．种群连续增长模型Nt=N0ertr为瞬时增长率

Nt

r〉0

r=0

N0

r〈0

r>0种群上升r=0种群稳定r<0种群下降2023/5/264第四页，共六十一页，编辑于2023年，星期五（一）与密度无关的种群增长模型ｒ＝lｎRo/Ｔr

=lnR0=T与密度无关的种群增长的增长模型位指数增长，增长曲线为“J”型，又称“J”型增长。2023/5/265第五页，共六十一页，编辑于2023年，星期五逻辑斯谛增长方程数学模型：dN/dt=rN(1-N/K)

Nt=K/（1+ea-rt）

(k-N)/k:逻辑斯谛系数N>k,种群下降;N=k,种群不增不减;N<k种群上升随着资源的消耗，种群增长率变慢，并趋向停止，因此，自然种群常呈逻辑斯谛增长。（二）与密度有关的种群增长模型2023/5/266第六页，共六十一页，编辑于2023年，星期五K逻辑斯谛增长指数增长指数增长与逻辑斯谛增长之间的关系1－N/KtNt2023/5/267第七页，共六十一页，编辑于2023年，星期五逻辑斯谛增长率变化曲线dN/dtdN/dt=Nr(1-N/K)Nk／22023/5/268第八页，共六十一页，编辑于2023年，星期五逻辑斯谛增长曲线的五个时期A开始期B加速期C转折期D减速期E饱和期KtNtK/22023/5/269第九页，共六十一页，编辑于2023年，星期五逻辑斯缔方程的意义它是两个相互作用种群增长模型的基础；它是渔业、林业、农业等实践领域中确定最大持续产量的主要模型；模型中的两个参数K和r已成为生物进化对策理论中的重要概念。2023/5/2610第十页，共六十一页，编辑于2023年，星期五第三节种群调节及集合种群种群数量受天气的强烈影响－－气候学派捕食、寄生、竞争、食物等生物因素对种群起调节作用－－生物学派种内成员的异质性－－自动调节学说社群的等级和领域性7天连锁酒店－－行为调节学说激素分泌的反馈调节机制－－内分泌调节学说遗传多态－－遗传调节学说外源性调节内源性调节2023/5/2611第十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期五第四节生活史对策(生态对策)

生活史：一个生物从出生到死亡所经历的全部过程称为生活史。

生活史对策：生物在生存斗争中获得的生存对策称为生态对策或生活史对策。繁殖对策取食对策避敌对策扩散对策2023/5/2612第十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期五一、繁殖对策生物的繁殖问题一直是进化生态学的核心问题。Lack法则：D.Lack1954发现了动物繁殖的生态趋势，提出动物总是面对两种对立的进化选择：一种是高生育率但无亲代抚育；一种是低生育率但有亲代抚育。这一理论称为D.Lack法则。MacArthur1962年提出了r-K选择的自然选择理论2023/5/2613第十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期五1.r-选择与K-选择r-选择：有利于增大内禀增长率的选择。K-选择：有利于增加竞争能力的选择。进一步将r-选择的物种称为r-策略者，K选择的物种称为K—策略者一、繁殖对策2023/5/2614第十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期五1.r-选择与K-选择r对策种群具有使种群增长率最大化的特征：快速发育，小型成体，数量多而个体小的后代，高的繁殖能量和短的世代周期。k对策种群具有使种群竞争能力最大化的特征：慢速发育，大型成体，数量少而体型大的后代，低的繁殖能量和长的世代周期。2023/5/2615第十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期五

r-策略者是新生境的开拓者，但生存靠机会——机会主义者，K—策略者是稳定环境的维护者——保守主义者。1.r-选择与K-选择2023/5/2616第十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期五热带地区物种(气候条件稳定)近于K类对策.蝶温带或寒带物种(气候条件不稳定)近于r类对策.蚜虫脊椎动物K,侏罗纪、白垩纪(温暖潮湿,气候稳定)

昆虫r,二叠纪、三叠纪(气候条件不定)

组成森林树木K类对策一年生植物r类对策1.r-选择与K-选择2023/5/2617第十七页，共六十一页，编辑于2023年，星期五

r类与k类对策特征比较2023/5/2618第十八页，共六十一页，编辑于2023年，星期五r-对策的优缺点K-对策的优缺点1.r-选择与K-选择2023/5/2619第十九页，共六十一页，编辑于2023年，星期五1.r-选择与K-选择应该说，r,K-选择只是有机体自然选择的两个基本类型。实际上，在同一个地区，同一生态条件下都能找到许多不同的类型，大多数物种是以一个、几个或大部分特征居于这两个类型之间。因此，将这两个类型看作是连续变化的两个极端更为合适。也就是，生物界的种类存在着“r-K策略的连续体”（r-Kcontinuumofstrategies).2023/5/2620第二十页，共六十一页，编辑于2023年，星期五2、R-、C-和S-选择的生活史模式C-选择：在资源丰富的可预测生境中的选择，主要将资源分配给生长。（竞争型）R-选择：在资源丰富的临时生境中的选择，主要将资源分配给生殖。（干扰型）S-选择：资源分配的主要方式是分配给维持，在资源有限或由于生理胁迫限制了资源利用的生境中，将主要的资源用于维持存活，这就是胁迫忍耐种。（胁迫忍耐型）2023/5/2621第二十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期五对有害生物按生态对策来分类:r类有害生物,K类有害生物.不同类所采取的调控策略不同.

二、生态对策与调控策略2023/5/2622第二十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期五第五节种内与种间关系种内的相互作用的主要形式有竞争、自相残杀和利他等种间相互作用的形式主要有竞争、捕食、寄生和互利共生正相互作用：7天连锁酒店偏利共生、原始合作、互利共生负相互作用：竞争、捕食、寄生、和偏害2023/5/2623第二十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期五第五节种内与种间关系一、种内关系Intraspecificrelationship在种内关系方面，植物种群与动物种群有很大区别。植物种群除有集群生长的特性外，更主要的是个体之间的密度效应（densityeffect),

反映在个体产量和死亡率上。动物种群主要表现为等级制、领域性、集群和分散等行为上。2023/5/2624第二十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期五（一）、密度效应密度效应：又叫邻接效应（theeffectofneighbours):在一定时间内，当种群的个体数量增加时，就必定出现邻接个体之间的相互影响，称为密度效应或邻接效应。最后产量恒定法则–3/2自疏法则2023/5/2625第二十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期五（一）、密度效应最后产量恒定法则在一定范围内，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=Wd=Ki2023/5/2626第二十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期五（一）、密度效应–3/2自疏法则自疏：密度增大后，种群内的部分个体死亡，种群密度有所下降，称为自疏。W=Cd-aW=Cd-3/2

被称为-3/2自疏法则2023/5/2627第二十七页，共六十一页，编辑于2023年，星期五（二）动植物的性别生态（1）植物的性别系统雌雄同花、雌雄同株异花（玉米）、雌雄异株（银杏）（2）动物的婚配制度婚配制度是指种群内婚配的各种类型。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制进化而来的。决定动物的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。2023/5/2628第二十八页，共六十一页，编辑于2023年，星期五（三）领域性和社会等级领域性（territoriality）:动物的个体、家庭，甚至社群所占据的、并积极保卫不让同种其它个体侵入的空间，这种现象称领域性。这种占有领域的行为称领域行为。动物的领域随占有者的体重而变化，受食物品质影响，领域面积随生活史而变化。领域的特征与意义：领域的主要特征有三点：①领域是一个固定的区域，且大小可调整；②领域受积极保护；③领域的使用是排他性的。领域使动物可以得到充足的食物，减少对生殖活动的外来干扰，使安全更有保障。2023/5/2629第二十九页，共六十一页，编辑于2023年，星期五社会等级（socialhierarchy）:动物种群中的各个个体的地位有一定的顺序性。其基础是支配—从属关系。支配—从属关系有三种基本形式：独霸式：群体内只有一个个体支配全群，其他个体都服从它而不再分等级。单线式：群内个体成单线支配关系，甲制乙，乙制丙．．．以些类推。循环式：甲制乙，乙制丙，而丙又制甲的形式。（三）领域性和社会等级2023/5/2630第三十页，共六十一页，编辑于2023年，星期五（四）他感作用和利它行为他感作用（allelopathy）：某些植物能分泌一些有害化学物质，阻止别种植物在其周围生长，这种现象称他感作用,或叫异株克生。北美的黑胡桃（Juglansnigra）抑制离树干25m范围内植物的生长，其根抽提物含有化学苯醌，可杀死紫花苜蓿和番茄类植物。2023/5/2631第三十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期五利他（altruism）行为是指一个体牺牲自我而使社群整体或其他个体获得利益的行为。

种群和社群都是进化单位。是群体选择的结果

利他行为可以对直系亲属、近亲家族、整个群体有利。（四）他感作用和利它行为2023/5/2632第三十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期五二、种间关系物种间相互作用主要有竞争、捕食、寄生和互惠共生。2023/5/2633第三十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期五竞争

种间竞争:是指两个物种或更多物种共同利用同样的有限资源时，产生的相互竞争作用。

（一）种间竞争2023/5/2634第三十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期五（一）种间竞争1、高斯假说大草履虫和双核小草履虫双核小草履虫和袋状草履虫两种草履虫，分开培养和混合培养，出现不同生长曲线2023/5/2635第三十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期五（一）种间竞争1、高斯假说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，即完全的竞争者不能共存。（竞争排斥原理）2023/5/2636第三十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期五2、Lotka-Volterra种间竞争模型单独生存：dN1/dt=r1N1(K1

–N1)/K1dN2/dt=r2N2(K2

–N2)/K2混合时dN1/dt=r1N1(K1-N1-α12N2)/K1dN2/dt=r2N2(K2-N2-α21

N1)/K2（一）种间竞争2023/5/2637第三十七页，共六十一页，编辑于2023年，星期五2、Lotka-Volterra种间竞争模型竞争方程建立在逻辑斯谛方程的基础上.dN1/dt=r1N1(k1-N1-α12N2)/k1dN2/dt=r2N2(k2-N2-α21N1)/k2

k1、k2:两竞争物种的环境负荷

α12:物种2的竞争系数,2对1的竞争抑制作用;α21:物种1的竞争系数,1对2的竞争抑制作用.

当没有竞争情况下,α12或N2等于0,α21或N1等于0;即呈S曲线.（一）种间竞争2023/5/2638第三十八页，共六十一页，编辑于2023年，星期五（一）种间竞争dN1/dt=r1N1(k1-N1-α12N2)/k1dN2/dt=r2N2(k2-N2-α21N1)/k2种1胜而种2被排除种2胜而种1被排除两种共存2023/5/2639第三十九页，共六十一页，编辑于2023年，星期五2、Lotka-Volterra种间竞争模型

dN1/dt=r1N1(k1-N1-α12N2)/k1dN2/dt=r2N2(k2-N2-α21N1)/k2

dN1/dt=0N1＝K1-α12N2

N1=0,N2=K1/α12N1=K1,N2=0dN2/dt=0N2＝K2

–α21N1

N2=0,N1=K2/α21

N2=K2,N1=02023/5/2640第四十页，共六十一页，编辑于2023年，星期五2、Lotka-Volterra种间竞争模型N1N2K1/α12K1dN1/dt=0N1＝K1-α12N2

N1=0,N2=K1/α12N1=K1,N2=0dN1/dt>0dN1/dt<0dN1/dt=02023/5/2641第四十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期五2、Lotka-Volterra种间竞争模型dN2/dt<0dN2/dt=0dN2/dt>0N2N1K2/α21K22023/5/2642第四十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期五N1取胜,N2灭亡K1>K2/α21,K2<

K1/α12N1取胜,N2被排挤掉K1/α12K1K2/α21K2N1N2·2023/5/2643第四十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期五N1灭亡,N2取胜K1<K2/α21,K2>

K1/α12N2取胜,N1被排挤掉K1/α12K1K2/α21K2N1N2·2023/5/2644第四十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期五不稳定共存K1>K2/α21,K2>K1/α12N2和N1出现不稳定的平衡点K1/α12K1K2/α21K2N1N2·2023/5/2645第四十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期五稳定的共存K1<K2/α21,K2<K1/α12N2和N1被出现稳定的平衡点K1/α12K1K2/α21K2N1N2·2023/5/2646第四十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期五生态位(niche)是物种在生物群落或生态系统中的地位和作用。温度3、生态位理论2023/5/2647第四十七页，共六十一页，编辑于2023年，星期五3、生态位理论美国学者J.Grinell最早在生态学中使用生态位的概念，表示划分环境的空间单位和一个物种在环境中的地位，认为生态位是一个种所占有的微环境。指空间生态位(spatialniche)。英国生态学家C.Elton认为生态位指物种在生物群落中的地位和功能作用，强调物种与物种之间的营养关系，只要指营养生态位（trophicniche).2023/5/2648第四十八页，共六十一页，编辑于2023年，星期五3、生态位理论1957年，提出了n维生态位。以种在多维空间的适合性(fitness)去确定生态位的边界。并提出了基础生态位(fundamentalniche)和实际生态位(realizedniche).2023/5/2649第四十九页，共六十一页，编辑于2023年，星期五3、生态位理论多维生态位空间(multidimensioanlnichespace)：影响有机体的环境变量作为一系列维，多维变量便是n-维空间，称多维生态位空间。或n-维超体积(n-diensionalhypervolume)生态位。温度温度温度猎物大小猎物大小取食高度2023/5/2650第五十页，共六十一页，编辑于2023年，星期五基础生态位(fundamentalniche)：生物群落中，某一物种所栖息的理论上的最大空间，称为基础生态位。实际生态位(realizedniche)：生物群落中物种实际占有的生态位空间称实际生态位。3、生态位理论2023/5/2651第五十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期五3、生态位理论生态位与生境不同：生态位是物种在群落中所处的地位、功能和环境关系的特征；生境是指物种生活的环境类型的特征。2023/5/2652第五十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期五生态位分化2023/5/2653第五十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期五

两物种的资源利用曲线生态位分化食物大小被食数量物食物大小食物大小ABCababba2023/5/2654第五十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期五生态位分化生态位重叠(niche