河南科技大學(xué)生態(tài)學(xué)課件第5章 生活史對策

1、2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策15.1 能量分配與權(quán)衡 5.2 體型效應(yīng)5.3 生殖對策5.4 滯育和休眠5.5 遷移5.6 復(fù)雜的生活周期5.7 衰老第五章第五章 生活史對策生活史對策2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策2生活史概述v生物的：指其從出生到死亡所經(jīng)歷的全過程，又稱生活周期（life cycle）。v生活史的關(guān)鍵組分包括身體大?。╯ize），生長率（growth rate）、繁殖（reproduction）、壽命（longevity）以及擴(kuò)散(dispersal)。v生態(tài)對策（bionomic strategy）或：生物在生存斗爭中的獲得的生

2、存對策。2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策35.1 能量分配與權(quán)衡能量分配與權(quán)衡 v“達(dá)爾文魔鬼”（Darwinian demons）：生物在自己出生后立即生殖，孵化出大量快速成年、具抵抗能力和長壽的后代，并給予它們慷慨的愛，趕走所有競爭者并使后代免遭捕食。 v生物不可能使其生活史的每一組分都達(dá)到最大，而必須在不同生活史組分間進(jìn)行“權(quán)衡”（trade-off）。2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策4花旗松生長與繁殖之間的權(quán)衡花旗松生長與繁殖之間的權(quán)衡2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策5生殖與不生殖雌性紅鹿死亡率隨年齡的變化生殖與不生殖雌性紅鹿

3、死亡率隨年齡的變化2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策6能量分配能量分配單次生殖單次生殖能量分配能量分配多次生殖多次生殖2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策75.2 體型效應(yīng)體型效應(yīng) v體型效應(yīng)（Size effect）：生物體最明顯的表面性狀，是生物的遺傳特征，它強(qiáng)烈影響到生物的生活史對策。 v物種個(gè)體體型大小與其壽命有很強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系，并與內(nèi)稟增長率有同樣強(qiáng)的負(fù)相關(guān)關(guān)系。vSouthwood（1976） 認(rèn)為：生物個(gè)體體型小，單位重量代謝率高，能耗大，所以壽命縮短。反過來生命周期的縮短，必將導(dǎo)致生殖時(shí)期的不足，從而只有提高內(nèi)稟增長率來加以補(bǔ)償。 2022-4

4、-26第五章第五章 生活史對策生活史對策85.2 體型效應(yīng)體型效應(yīng)v體型大、壽命長調(diào)節(jié)功能強(qiáng)競爭能力強(qiáng)；v體型小、壽命短遺傳變異大生態(tài)幅廣。2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策9個(gè)體大小與世代周期個(gè)體大小與世代周期2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策10個(gè)體質(zhì)量與種群內(nèi)稟增長率的關(guān)系個(gè)體質(zhì)量與種群內(nèi)稟增長率的關(guān)系2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策11哺乳動(dòng)物體重與大腦重量的關(guān)系哺乳動(dòng)物體重與大腦重量的關(guān)系生物體重與代謝速率的關(guān)系生物體重與代謝速率的關(guān)系2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策125.3 生殖對策生殖對策 vCDarw

5、in（1859）在 “物種起源”中就已經(jīng)詳細(xì)地描述了繁殖與死亡現(xiàn)象的相互作用，認(rèn)為繁殖力是維持物種延續(xù)的一個(gè)重要因子。vDLack（1954）發(fā)現(xiàn)了動(dòng)物繁殖的生態(tài)趨勢，提出動(dòng)物總是面對兩種對立的進(jìn)化過程：一種是高生育力但無親代撫育；一種是低生育力但有親代撫育。這一理論得到廣泛認(rèn)同，被稱為DLack法則。2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策13r- 選擇和選擇和K- 選擇選擇vREMacArthur和和EOWilson（1967）發(fā)展了以上各個(gè)理論，提發(fā)展了以上各個(gè)理論，提出了出了rK選擇的自然選選擇的自然選擇理論，從而推動(dòng)了生活擇理論，從而推動(dòng)了生活史策略研究從定性描述走史策略

6、研究從定性描述走向定量分析的新階段。向定量分析的新階段。2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策14r- 選擇和選擇和K- 選擇選擇v在不穩(wěn)定的環(huán)境中種群數(shù)量被壓低，維持在負(fù)荷量K的水平以下，因此自然選擇的作用是使種群的繁殖能力r朝著最高水平的方向發(fā)展，從而使數(shù)量在受到損失后迅速得以升高。這種能量分配的結(jié)果，突出了種群的增值能力特性，相應(yīng)地也使其他特征與之相符，這種選擇因此被稱為r選擇。vr-選擇種類具有所有使種群增長率最大化的特征：快速發(fā)育，快速發(fā)育，小型成體，數(shù)量多而個(gè)體小的后代，高的繁殖能量分配和短小型成體，數(shù)量多而個(gè)體小的后代，高的繁殖能量分配和短的世代周期。的世代周期。2

7、022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策15r- 選擇和選擇和K- 選擇選擇v在穩(wěn)定的環(huán)境條件下，如氣候?yàn)?zāi)變比較罕見的地區(qū)，種群數(shù)量是在接近環(huán)境容納量K的穩(wěn)定環(huán)境中進(jìn)化的，因而適應(yīng)競爭。vK- 選擇具有使種群競爭能力最大化的特征：慢速發(fā)慢速發(fā)育，大型成體，數(shù)量少但體型大的后代，低繁殖能育，大型成體，數(shù)量少但體型大的后代，低繁殖能量分配和長的世代周期。量分配和長的世代周期。 2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策162022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策17r- 選擇和選擇和K- 選擇選擇vK-選擇者是以提高競爭能力，；vr-選擇者是以提高增殖能力和擴(kuò)散能力

8、，。v所以有的學(xué)者將r-選擇者稱為“機(jī)會(huì)主義者”（opportunists）。r-選擇者的高死亡率，廣運(yùn)動(dòng)性和連續(xù)地面臨新局面，可能使其成為物種形成的豐富源泉。2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策18r- 選擇和選擇和K- 選擇選擇v在r-選擇和K-選擇之間，中間有很多過渡類型，有的更接近于r-選擇，有的更接近于K-選擇，這是一個(gè)連續(xù)變化的譜系，稱為r-K選擇對策系統(tǒng)。2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策19r- 選擇和選擇和K- 選擇選擇Linhart(1974)年曾研究過水苦荬的兩個(gè)種群2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策202022-4-2

9、6第五章第五章 生活史對策生活史對策21生殖價(jià)和生殖效率生殖價(jià)和生殖效率v生殖價(jià)（reproductive value）：該個(gè)體馬上要生產(chǎn)的后代數(shù)量（當(dāng)前繁殖輸出）加上那些預(yù)期的其在以后的生命過程中要生產(chǎn)的后代數(shù)量（未來繁殖輸出）。v進(jìn)化預(yù)期使個(gè)體傳遞給下一世代的總后代數(shù)量最大，換句話說，使個(gè)體出生時(shí)的生殖價(jià)最大。如果未來生命期望低，分配給當(dāng)前繁殖的能量應(yīng)該高，而如果剩下的預(yù)期壽命很長，分配給當(dāng)前繁殖的能量應(yīng)該較低。2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策22生殖價(jià)和生殖效率生殖價(jià)和生殖效率v生殖效率也是生殖對策的主要問題。毫無疑問，生物選擇的對策，都旨在提高生殖的效率，這一點(diǎn)可從

10、生物的生殖行為中證實(shí)。2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策23生境分類與植物的生活史對策生境分類與植物的生活史對策v20世紀(jì)70年代后期，英國生態(tài)學(xué)者J.P.Grime等在r-和K-選擇的基礎(chǔ)上對生活史式樣的分類提出一種連接生境與生活史的新模式。2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策24v干擾型（R）：在資源豐富的臨時(shí)生境中的選擇。來源于雜草ruderal一詞，說明是臨時(shí)性的和經(jīng)常受干擾的生境，同r-Strategy。v競爭型（C）：在資源豐富的可預(yù)測生境中的選擇。來源于competition一詞，存在于資源僅便于競爭種利用的生境。v忍耐型（S）：在資源脅迫生境中

11、的選擇。來源于stress一詞，在資源有限或由于生理脅迫限制利用資源的生境。生境分類與植物的生活史對策生境分類與植物的生活史對策2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策25生境分類與植物的生活史對策生境分類與植物的生活史對策低嚴(yán)峻度、低干擾：競爭對策低嚴(yán)峻度、低干擾：競爭對策(C-(C-選擇選擇) )；低嚴(yán)峻度、高干擾：雜草對策；低嚴(yán)峻度、高干擾：雜草對策(R-(R-選擇選擇) ) ；高嚴(yán)峻度、低干擾：脅迫；高嚴(yán)峻度、低干擾：脅迫- -忍耐對策忍耐對策(S-(S-選擇選擇) ) ；高嚴(yán)峻度、；高嚴(yán)峻度、高干擾：不能存活高干擾：不能存活生境的嚴(yán)峻度生境的嚴(yán)峻度生生境境干干擾擾水水平平

12、雜草對策雜草對策競爭對策競爭對策脅迫忍耐對策脅迫忍耐對策不能生活不能生活2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策26生境分類與植物的生活史對策生境分類與植物的生活史對策v兩面下注（bet-hedging）理論：如果成體死亡率與幼體死亡率相比相對穩(wěn)定，可預(yù)期成體會(huì)“保衛(wèi)其賭注”，在很長一段時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)后代（即多次生殖），而幼體死亡率低于成體，則其分配給繁殖的能量就應(yīng)該高，后代一次全部產(chǎn)出（即單次生殖）。2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策27機(jī)遇、平衡和周期性生活史對策機(jī)遇、平衡和周期性生活史對策vK. Wine miller和K. Rose（1992）在對魚類生活史對

13、策的研究過程中，提出以描述種群動(dòng)態(tài)的一些參數(shù)為基礎(chǔ)來劃分不同的生活型。v具體參數(shù)為：幼體成活率lx、繁殖力mx和性成熟年齡。v以上述指標(biāo)為軸，魚的生活史劃分為機(jī)遇對策（opportunistic strategy）、平衡對策（equilibrium strategy）和周期性對策（periodic strategy）。2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策285.4 滯育和休眠滯育和休眠v滯育（diapause）：動(dòng)物（主要是昆蟲）受環(huán)境條件的誘導(dǎo)所產(chǎn)生的靜止?fàn)顟B(tài)的一種類型。v滯育則發(fā)生于個(gè)體發(fā)育的一定階段，是在不利環(huán)境到來之前，由某些季節(jié)信號(hào)，尤其如光周期變化的誘導(dǎo)而引起。例如

14、柞蠶四、五齡幼蟲，特別是末齡幼蟲只要接受到每天13小時(shí)短光照的刺激，蛹期便進(jìn)入滯育狀態(tài)。滯育蛹即使有適宜溫度仍不發(fā)育。2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策292022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策305.4 滯育和休眠滯育和休眠v休眠（dormancy）：生物的一種相對靜止?fàn)顟B(tài)，伴有代謝活動(dòng)的明顯降低。常見的例子包括微生物孢子的休眠，植物種子、其地下部分或整個(gè)植株的越冬休眠，以及高等脊椎動(dòng)物的冬眠和夏眠。v休眠在多數(shù)情況下是季節(jié)性的，許多動(dòng)物借越冬休眠以避嚴(yán)寒，在低緯干旱區(qū)動(dòng)物借夏眠度過酷暑。但某些壽命長的生物有以年為周期的休眠。 2022-4-26第五章第五章

15、生活史對策生活史對策312022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策32v遷徙（migration）：鳥類，某些無脊椎動(dòng)物如東亞飛蝗、蝴蝶等，爬行類如海龜?shù)?，哺乳類如蝙蝠、鯨、海豹、鹿類等，還有某些魚類都有季節(jié)性的長距離更換住處的行為。動(dòng)物的遷徙都是定期的、定向的，而且多是集成大群地進(jìn)行。5.5 遷徙遷徙2022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策332022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策342022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策352022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策362022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策372022-4-26第五章第五章 生活史對策生活史對策38v變態(tài)（metamorphosis）：在有些動(dòng)物的個(gè)體發(fā)育中，其形態(tài)和構(gòu)造上經(jīng)歷階段性劇烈變化：有些器官退化消失，有些得到改造，有些新發(fā)生出來，從而結(jié)束幼蟲期，建成成體結(jié)構(gòu)。5.6 復(fù)雜的生活周期