種間關(guān)系2015-12-8

1、與已學(xué)知識聯(lián)系生態(tài)學(xué)1 競爭3 寄生4 共生2 捕食種內(nèi)關(guān)系種間關(guān)系有機(jī)體與生物環(huán)境有機(jī)體與非生物環(huán)境（光、溫、水等）1 競爭4 他感作用2 性別生態(tài)學(xué)3 領(lǐng)域和社會等級5 集群生活種間關(guān)系包括種間關(guān)系包括競爭競爭、捕食、共生捕食、共生和和寄生寄生等。等。種間關(guān)系種間關(guān)系種間競爭的概念種間競爭的概念：具有相似要求的兩個(gè)或多個(gè)物種（種群）為了爭奪空間和資源，相互抑制，給對方帶來不利影響。種間競爭的結(jié)果種間競爭的結(jié)果： 一個(gè)種群被另一個(gè)種群完全排擠掉；一個(gè)種群迫使另一種群：占有不同的空間（空間分隔）；食性特化；其他生態(tài)習(xí)性分化，如時(shí)間分隔等。 競爭競爭（competitioncompetition

2、）高斯草履蟲實(shí)驗(yàn)雙小核草履蟲雙小核草履蟲大草履蟲大草履蟲袋狀草履蟲袋狀草履蟲一個(gè)種群被另一個(gè)種群完全排擠掉一個(gè)種群被另一個(gè)種群完全排擠掉空間隔離和食性分化空間隔離和食性分化生態(tài)習(xí)性相近（食物、利用資源的方式等相同）的兩個(gè)不同種群不能在同一地區(qū)長期共存。即生生態(tài)位相同的兩個(gè)種群不能永久共存態(tài)位相同的兩個(gè)種群不能永久共存。這一假說被稱為高斯假說，又稱為競爭排斥原理。高斯假說高斯假說種間競爭的類型：種間競爭的類型：利用性競爭；消耗有限的共同資源。eg.草履蟲實(shí)驗(yàn)干擾性競爭；個(gè)體間直接的相互作用。eg.物理打斗，他感作用種間競爭的特征：種間競爭的特征：競爭結(jié)果的不對稱性，一個(gè)體的代價(jià)遠(yuǎn)高于另一個(gè)體。對

3、一種資源的競爭能影響對另一資源的競爭結(jié)果。 eg.植物對光的競爭, 影響根對水和礦物質(zhì)的競爭。 1925年和1926年洛特卡（Lotka）和沃爾泰勒(Volterra)分別提出了種間競爭模型。他們以邏輯斯諦增長模型為基礎(chǔ)，引入了新的參數(shù)-競爭系數(shù)（，）。種間競爭模型種間競爭模型 Lotka-Volterra Lotka-Volterra模型模型假定：兩個(gè)物種單獨(dú)生長時(shí)兩個(gè)物種單獨(dú)生長時(shí)其增長形式符合Logistic 模型，方程為 物 種1： dN1 / d t = r 1 N1 (1- N1/K1 ) 物 種2： dN2 / d t = r 2 N2 (1- N2/K2 ) (1-N/K)項(xiàng)可

4、理解為尚未利用的剩余空間項(xiàng)，而N/K是已利用空間項(xiàng)當(dāng)兩物種競爭或共同利用空間時(shí)兩物種競爭或共同利用空間時(shí)，已利用空間項(xiàng)除N 1外還要加上N 2，即：)()(21222221211111KNNKNrdtdNKNNKNrdtdN式中： 是種2的一個(gè)個(gè)體對種1的阻礙系數(shù)（競爭系數(shù)） 是種1的一個(gè)個(gè)體對種2的阻礙系數(shù)或者說: 表示每個(gè)N2個(gè)體所占的空間相當(dāng)于個(gè)N1個(gè)體; 表示每個(gè)N1個(gè)體所占的空間相當(dāng)于個(gè)N2個(gè)體.兩物種的競爭結(jié)局從理論上講可有以下三種：兩物種的競爭結(jié)局從理論上講可有以下三種：（1） 種1勝，而種2被排除；（2） 種2勝，而種1被排除；（3） 兩種共存 （a）圖表示物種1的平衡條件 全

5、部空間為N1所占，即N1=K1，N2=0； 全部空間為N2所占，即N1=0，N2=K1 兩端點(diǎn)連線代表所有的平衡條件。線以下和以左N1增長，以上和以右N1下降N1N2K1K1/ AB（b）圖表示物種2平衡的條件： 在平衡線下面N2增加，在上面N2下降將（a）（b）圖互相疊合起來，可得到四種不同結(jié)局，其結(jié)果將取決于K1、K2、K1和 K2 /值的相對大小N1N2K2/ K2AB（1）K1 K2 / ，K2 K1 /： N1取勝取勝, N2滅亡滅亡在在K2，K2 / ， K1 /， K1 這塊面積內(nèi)，種群這塊面積內(nèi)，種群2已經(jīng)超過最大容納量而不能已經(jīng)超過最大容納量而不能增長，而種群增長，而種群1仍

6、能繼續(xù)增長，仍能繼續(xù)增長，N1取勝，取勝，N2被排擠掉被排擠掉dN1/dt=0K1 /K2K1K2 / N1=K1dN2/dt=0（2）N2K2K2K1/K1K2 / dN1/dt=0dN2/dt=0K1 K1 /： N2取勝，取勝，N1 滅亡滅亡由于在由于在K2，K2 / ， K1， K1 /這塊面積內(nèi)，種群這塊面積內(nèi)，種群1已經(jīng)超過最大容納量已經(jīng)超過最大容納量而不能增長，而種群而不能增長，而種群2仍能繼續(xù)增長，仍能繼續(xù)增長， N2取勝，取勝， N1被排擠掉。被排擠掉。（3）K1 K2 / ，K2K2 / ，K2 K1 /:不穩(wěn)定共存不穩(wěn)定共存三角形三角形K1 K2 / 中，種群中，種群2不

7、能增長，種群不能增長，種群1繼續(xù)增長繼續(xù)增長; K2 K1 /中，種中，種群群1不能增長，種群不能增長，種群2繼續(xù)增長。繼續(xù)增長。N2和和N1出現(xiàn)不穩(wěn)定的平衡點(diǎn)。出現(xiàn)不穩(wěn)定的平衡點(diǎn)。K2K1/K1K2 / dN2/dt=0dN1/dt=0E根據(jù)競爭方程可能產(chǎn)生的競爭結(jié)果：根據(jù)競爭方程可能產(chǎn)生的競爭結(jié)果：物種 1能抑制物種 2（ K1 K2 / ）物種 1不能抑制物種 2（ K1 K1 / ）物種 2不能抑制物種1（ K2 w: 種間競爭小，種內(nèi)競爭強(qiáng)度大。wd: 種內(nèi)競爭小，種間競爭強(qiáng)度大。極限相似性：d/w = 1 共存的競爭物種在資源生態(tài)位分化的臨界閾。ddwddw窄生態(tài)位寬生態(tài)位競爭釋放

8、競爭釋放：在缺乏競爭者時(shí)，物種擴(kuò)張其實(shí)際生態(tài)位的現(xiàn)象。性狀替換性狀替換：生態(tài)位收縮導(dǎo)致形態(tài)性狀發(fā)生變化的現(xiàn)象。 競爭釋放和性狀替換競爭釋放和性狀替換捕食：捕食：就是一種生物取食另一種生物，前者稱為捕食者（Predator），后者稱為獵物或被食者（Prey）。狹義的捕食狹義的捕食指肉食動物捕食其它動物；廣義的捕食廣義的捕食還包括食草動物的食草作用，寄生，擬寄生（寄生蜂將卵產(chǎn)于其它動物卵中，在幼蟲體內(nèi)生長）。捕食作用捕食作用（PredationPredation）捕食者與獵物的協(xié)同進(jìn)化捕食者與獵物的協(xié)同進(jìn)化捕食者進(jìn)化成獵物進(jìn)化成軍備競賽、紅桃皇后效應(yīng)1. Lotka-Volterra 捕食者捕食者

9、-獵物模型獵物模型模型假設(shè)：一種捕食者與一種獵物；捕食者下降到某一閾值，獵物種群數(shù)量上升；而獵物上升到某一閾值，捕食者種群數(shù)量增加；沒有捕食者獵物種群指數(shù)增長，沒有獵物種群，捕食者種群指數(shù)下降。 獵物方程： 捕食者方程：N獵物密度，P捕食者密度，r1獵物種群增長率，r2捕食者種群死亡率，每一捕食者捕殺獵物的常數(shù)或壓力常數(shù)，-捕食效率常數(shù)，捕食者利用獵物而轉(zhuǎn)變?yōu)楦嗖妒痴叩某?shù)。PNNrdtdN1/PNPrdtdN2/ (1) 獵物是捕食者的食物資源；獵物是捕食者的食物資源； (2) 捕食者對獵物種群有調(diào)節(jié)作用。捕食者對獵物種群有調(diào)節(jié)作用。2. 捕食者與獵物的關(guān)系捕食者與獵物的關(guān)系 eg1. 美

10、國亞利桑那州的黑尾鹿，捕食者為美洲獅和狼。 1905年以前黑尾鹿種群為4000頭，19071918年捕打捕食者，鹿種群上升到4萬頭，1925年達(dá)到10萬頭，草場極度退化，1929年又降到4萬頭，以后降到1萬頭。 eg2. 19世紀(jì)末，挪威為保護(hù)雷鳥，捕獵猛禽和獸類，高密度的雷鳥卻引起了球蟲病和其它疾病的廣泛傳播，20世紀(jì)初，雷鳥一次又一次大量死亡。(3) 捕食者不能調(diào)節(jié)獵物種群數(shù)量的情況捕食者不能調(diào)節(jié)獵物種群數(shù)量的情況觀點(diǎn)一：不止一種捕食者。觀點(diǎn)二：捕食者只是幫助去除多余。2. 捕食者與獵物的關(guān)系捕食者與獵物的關(guān)系3. 捕食對策捕食對策覓食效率=攝取食物量/攝食活動耗能搜尋者，食譜傾向于廣譜化

11、。處理者，食譜傾向于特化。低生產(chǎn)力環(huán)境，食譜寬。拒絕利潤低的食物。eg. 白鹡鸰對糞蠅的捕食 植物不逃避捕食；食草動物不殺死，只取食其中的構(gòu)件。植物構(gòu)件被采食后，其他構(gòu)件的光合作用、生長等會出現(xiàn)補(bǔ)償。植物的防衛(wèi)反應(yīng)植物的防衛(wèi)反應(yīng) 毒性與差的味道防御結(jié)構(gòu)。食草作用食草作用 例子：在烏克蘭草原上，500公頃的原始針茅草草原，禁止放牧后，針茅草繁茂，但因殘?bào)w分解慢，嫩枝發(fā)芽受阻，針茅草大量死亡，導(dǎo)致雜草繁盛，使草原雜草叢生而廢棄。 禾本科為主的草原，有蹄類采食、踐踏和糞尿的滋養(yǎng)等放牧活動，能調(diào)節(jié)種間關(guān)系，使牧場植被保持一定的穩(wěn)定性。圖 植物-食草動物種群相互動態(tài)模型1.1.概念概念： 寄生是指一個(gè)種

12、（寄生物）寄居于另一個(gè)種（寄主）的體內(nèi)或體表、靠寄主體液、組織或已消化物質(zhì)獲取營養(yǎng)而生存。寄生者與捕食者不同，它多次攝取宿主營養(yǎng)，一般不“立即”或直接殺死宿主。這是“弱者”依附“強(qiáng)者”的情況。 微寄生物，在寄主體內(nèi)或表面繁殖（病毒、細(xì)菌、真菌和原生動物 ）； 大寄生物，在寄主體內(nèi)或表面生長，但不繁殖。 （昆蟲 ）； 擬寄生物（重寄生物）：在昆蟲寄主身上或體內(nèi)產(chǎn)卵，通常導(dǎo)致寄主死亡。寄生作用寄生作用 （ParasitismParasitism）寄生者：寄生者：神經(jīng)、感官退化；生殖器官發(fā)達(dá)，繁殖力高；復(fù)雜的生活史。 2.2.寄生者和宿主的相互適應(yīng)：寄生者和宿主的相互適應(yīng)：宿主：宿主：對于脊椎動物免

13、疫反應(yīng)行為對策對于植物 化學(xué)防御局部細(xì)胞死亡 宿主密度上升寄生者廣泛擴(kuò)散、傳播宿主大量死亡，少數(shù)獲得免疫能力感染率下降宿主再增長（開始下一循環(huán)）。 值得注意的是，自然界生境變化的大型工程項(xiàng)目、洪澇災(zāi)害等，常會引發(fā)疾病的流行。因?yàn)樽兓蟮纳?，一旦適于某種寄生者（或病菌、病毒）生活、傳播，宿主無抵抗力，常會爆發(fā)。3.3.寄生者與宿主種群數(shù)量動態(tài)的相互作用寄生者與宿主種群數(shù)量動態(tài)的相互作用 共生這個(gè)術(shù)語可以理解為共同生活，包括互利共生（共生）、偏利共生（共棲）。共生共生（SymbiosisSymbiosis） 偏利共生 (共棲) 指對一方有利，對另一方無利也無明顯害處的共同生活現(xiàn)象。eg. 藤本植物附生于喬木的枝上，易獲得陽光eg. 藤壺附生于鯨魚或螃蟹背上eg. 鮣魚以頭頂吸盤固著在鯊魚腹部等。1. 偏利共生（commensalism）指對雙方都有利的共同生活現(xiàn)象指對雙方都有利的共同生活現(xiàn)象清潔魚與顧客魚菌根（高等植物與真菌）種植和飼養(yǎng)2. 互利共生（mutualism） （1）兼性互利共生（原始合作）：雙方都從對方獲得好處，離開對方也都可生活。eg.豆科植物和固氮細(xì)菌（2）專性互利共生：雙方