上海交通大學(xué)生態(tài)學(xué)課件第三章：種群生態(tài)學(xué)3

1、生態(tài)學(xué)20031生 態(tài) 學(xué)理論與應(yīng)用邱江平、趙琦上海交通大學(xué)第四節(jié) 種內(nèi)種間關(guān)系 種內(nèi)關(guān)系(intraspecific relationship) 種間關(guān)系(interspecific relationship)一、種內(nèi)關(guān)系 植物的種內(nèi)關(guān)系：密度效應(yīng)、他感作用 動(dòng)物的種內(nèi)關(guān)系：社群行為 密度效應(yīng)(density effect)：在一定時(shí)間內(nèi)，當(dāng)種群的個(gè)體數(shù)目增加時(shí)，就必定會(huì)出現(xiàn)鄰接個(gè)體之間的相互影響，稱為密度效應(yīng)或臨界效應(yīng)。 最后產(chǎn)量恒值法則最后產(chǎn)量恒值法則(Law of constant final yield) ：Y= d=Ki Y：?jiǎn)挝幻娣e產(chǎn)量； d：密度； ：植物個(gè)體平均重量； Ki：

2、常數(shù)。 -3/2自疏法則自疏法則(The-32thinning law )： =Cd-a (日本學(xué)者Yoda等1963提出) lg =lgC-algd(自疏線或最大密度線) 后英國(guó)生態(tài)學(xué)家J.L.Harper和White等對(duì)80多種植物（包括蘚類、草本和木本）研究發(fā)現(xiàn)a=3/2；-3/2：自疏指數(shù)。 他感作用(allelopathy)植物種群內(nèi)關(guān)系WWWW生態(tài)學(xué)20035他感作用 概念：植物(包括微生物)通過(guò)其本身產(chǎn)生并釋放到周圍環(huán)境中去的化學(xué)物質(zhì)對(duì)其他個(gè)體或其他種的植物（或微生物）直接或間接產(chǎn)生排斥或促進(jìn)作用的現(xiàn)象。(德國(guó)H.Molish1937年提出) 他感作用的主要物質(zhì) 他感作用物質(zhì)在植

3、物中的部位即進(jìn)入環(huán)境的途徑 他感作用的生態(tài)學(xué)意義 他感作用的應(yīng)用他感作用的主要物質(zhì)(14類)簡(jiǎn)單的水溶性的有機(jī)酸、直鏈醇、脂肪醛和酮簡(jiǎn)單的水溶性的有機(jī)酸、直鏈醇、脂肪醛和酮長(zhǎng)鏈脂肪酸長(zhǎng)鏈脂肪酸單酚、苯甲酸及其衍生物單酚、苯甲酸及其衍生物肉桂酸及其衍生物肉桂酸及其衍生物香豆素類香豆素類簡(jiǎn)單不飽和內(nèi)酯簡(jiǎn)單不飽和內(nèi)酯萘醌、蒽醌、復(fù)合苯醌萘醌、蒽醌、復(fù)合苯醌萜類萜類類黃酮類黃酮丹寧丹寧氨基酸和多肽氨基酸和多肽生物堿生物堿硫化物和介子油苷硫化物和介子油苷卟啉和核苷卟啉和核苷他感作用物質(zhì)(克生物質(zhì))在植物中的部位及進(jìn)入環(huán)境的途徑 存在部位：根、莖、葉、花、果、種子、中均已發(fā)現(xiàn)，其存在部位影響其釋放方式。

4、釋放方式 揮發(fā)：如蒿屬揮發(fā)釋放香精油，桉樹(shù)屬揮發(fā)釋放萜類，直接被周圍植物吸收或溶于雨水、露水進(jìn)入環(huán)境。 淋溶：水溶性的物質(zhì)經(jīng)雨水、露水沖洗后，從獲得或死的植物表面淋溶到土壤中。 根的分泌：如小麥、燕麥、玉米、黃瓜、西紅柿的根均可分泌抑制性物質(zhì)。 植物殘株的腐爛中釋放：如水稻、油菜、小麥、高粱、玉米、等作物的殘株腐爛后可釋放克生物質(zhì)，或通過(guò)微生物作用將原來(lái)無(wú)毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有毒物質(zhì)后進(jìn)入土壤。他感作用的生態(tài)學(xué)意義 它是調(diào)節(jié)種群動(dòng)態(tài)的重要手段 種內(nèi)“克生”：如農(nóng)作物的歇地現(xiàn)象（輪作長(zhǎng)勢(shì)好，連作長(zhǎng)勢(shì)差，早稻）?！胺N內(nèi)克生”是使同一資源利用方式的物種不能經(jīng)久占據(jù)一地，從而減輕了資源循環(huán)再生的壓力；同時(shí)還防

5、止種群超越適宜的生長(zhǎng)密度，確保種群繁衍?！胺N間克生”防止它種入侵。 是構(gòu)成群落內(nèi)種群間復(fù)雜關(guān)系的生化基礎(chǔ)群落物種的選擇性、相克相生。如黑核桃樹(shù)下幾乎沒(méi)有草本植物，原因是該樹(shù)種的樹(shù)皮和果實(shí)含有氫化核桃酮，經(jīng)淋溶氧化成核桃酮后抑制其它植物生長(zhǎng)。再如，小麥與麥仙翁混作，可使前者增產(chǎn)，原因是后者產(chǎn)生的麥仙翁素；苜蓿通過(guò)分泌三十烷醇刺激與其伴生的番茄、黃瓜、萵苣等生長(zhǎng)。是維系種群間協(xié)同進(jìn)化的紐帶維系種群間協(xié)同進(jìn)化的紐帶 植物同取食他們的昆蟲(chóng)通常是對(duì)抗性地平行進(jìn)化。前者產(chǎn)生有毒的化學(xué)抑制劑，抑制植食動(dòng)物，后者形成解毒（如消化酶）和貯毒機(jī)制消弱影響，緩解抑制。如斑蝶在獲得對(duì)強(qiáng)心苷解毒能力后，迫使植物在進(jìn)化中

6、產(chǎn)生兩個(gè)新族，一個(gè)只產(chǎn)生強(qiáng)心苷，另一個(gè)只產(chǎn)生吡咯雙烷生物堿，其結(jié)果又導(dǎo)致斑蝶種群出現(xiàn)多態(tài)。由此可見(jiàn)，抑制（或競(jìng)爭(zhēng)）促進(jìn)了他感作用產(chǎn)生和多樣化，他感作用的多樣化又造成了對(duì)抗多樣化，以至在種群內(nèi)形成多態(tài)并最終于演化中產(chǎn)生新種，實(shí)現(xiàn)了種群間協(xié)同進(jìn)化。他感作用的應(yīng)用 農(nóng)田雜草的防除 植物殘?bào)w地面覆蓋 合理輪作、間作 分離、鑒定高活性他感物質(zhì),并進(jìn)行人工模擬合成 選擇合理的作物布局 防治作物病害：植物抗毒素類物質(zhì)的應(yīng)用等。 其他：如開(kāi)發(fā)種子萌發(fā)抑制劑，植物生長(zhǎng)抑制或促進(jìn)劑等。動(dòng)物的種內(nèi)關(guān)系：社群行為 婚配制度和雙親行為 競(jìng)爭(zhēng)行為 利他行為婚配制度和雙親行為 雌雄繁殖策略 婚配制度 單配偶制 多配偶制一雄

7、多雌制一雌多雄制混交制 最適婚配 雙親行為競(jìng)爭(zhēng)行為 競(jìng)爭(zhēng)行為的概念直接競(jìng)爭(zhēng)行為間接競(jìng)爭(zhēng)行為 領(lǐng)域行為采食領(lǐng)域、繁殖領(lǐng)域個(gè)體領(lǐng)域、配偶領(lǐng)域、社群領(lǐng)域 社會(huì)等級(jí)利他行為 利他行為的概念 親緣選擇 互惠 蒙混 回報(bào)種間關(guān)系(population interaction) 種間關(guān)系的類型 種間競(jìng)爭(zhēng) 捕食與被食 寄生與共生作用類型種群1種群2一般特征中性作用00兩個(gè)種群彼此不受影響競(jìng)爭(zhēng)兩個(gè)種群競(jìng)爭(zhēng)共同資源而帶來(lái)負(fù)影響偏害作用0種群1受抑制，種群2無(wú)影響捕食作用種群1是捕食者，種群2為被食者寄生作用種群1為寄生者，種群2為宿主偏利作用0種群1為偏利者，種群2無(wú)影響互利作用相互作用雙方有利，種間競(jìng)爭(zhēng)(int

8、erspecific competition)概念：是指具有相似要求的物種，為了爭(zhēng)奪空間和資源，而產(chǎn)生的一種直概念：是指具有相似要求的物種，為了爭(zhēng)奪空間和資源，而產(chǎn)生的一種直接或間接抑制對(duì)方的作用。接或間接抑制對(duì)方的作用。種間競(jìng)爭(zhēng)的典型實(shí)例種間競(jìng)爭(zhēng)的典型實(shí)例高斯假說(shuō)高斯假說(shuō)(G.F.Gause1934)： 競(jìng)爭(zhēng)排斥原理競(jìng)爭(zhēng)排斥原理(Principle of competive exclusion)：在一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)在一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)境內(nèi)，兩個(gè)以上受資源限制的、但具有相同資源利用方式的種，不能長(zhǎng)境內(nèi)，兩個(gè)以上受資源限制的、但具有相同資源利用方式的種，不能長(zhǎng)期共存在一起，也即完全的競(jìng)爭(zhēng)者不能共存。如共存

9、，就必然出現(xiàn)分化。期共存在一起，也即完全的競(jìng)爭(zhēng)者不能共存。如共存，就必然出現(xiàn)分化。競(jìng)爭(zhēng)類型及一般特征競(jìng)爭(zhēng)類型及一般特征似然競(jìng)爭(zhēng)似然競(jìng)爭(zhēng)洛特卡洛特卡-沃爾泰勒沃爾泰勒(Lotka-Volterra)模型：在單種群邏輯斯諦增長(zhǎng)模型基礎(chǔ)模型：在單種群邏輯斯諦增長(zhǎng)模型基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的描述中間競(jìng)爭(zhēng)的模型。（洛特卡上發(fā)展起來(lái)的描述中間競(jìng)爭(zhēng)的模型。（洛特卡1925年在美國(guó)，沃爾泰勒年在美國(guó)，沃爾泰勒1926年在意大利分別獨(dú)立提出）年在意大利分別獨(dú)立提出）競(jìng)爭(zhēng)排斥原理競(jìng)爭(zhēng)排斥原理生態(tài)學(xué)200319v洛特卡-沃爾泰勒(Lotka-Volterra)模型物種1的競(jìng)爭(zhēng)增長(zhǎng)：dN1/dt=r1N1(K1-N1-N2)

10、/K1物種2的競(jìng)爭(zhēng)增長(zhǎng)： dN2/dt=r2N2(K2-N2- N1)/K2：表示在物種1的環(huán)境中，每存在一個(gè)物種2的個(gè)體，對(duì)于物種1種群的效應(yīng)。 ：表示在物種2的環(huán)境中，每存在一個(gè)物種1的個(gè)體，對(duì)于物種2種群的效應(yīng)。v模型對(duì)競(jìng)爭(zhēng)物種命運(yùn)的預(yù)測(cè) K1/K2或 K2/K1，兩個(gè)種都可能獲勝 K1/K2和 K2/K1，物種1被排斥，2獲勝。 K2/K1，物種2被排斥，1獲勝 K1/K2 和 K2/K1，兩個(gè)種共存,達(dá)到某種平衡。捕食與被食 捕食者與獵物的相互適應(yīng) 捕食策略和功能反應(yīng)食譜寬度邊際值原理理想自由分布功能反應(yīng)和數(shù)量反應(yīng)生態(tài)位理論 生態(tài)位(niche)概念：指在生態(tài)系統(tǒng)中一個(gè)種群在時(shí)間、空間上的位置及其與相關(guān)種群之間的功能關(guān)系。 生態(tài)位的維度 時(shí)間： 空間：美國(guó)的格林尼爾(J.Grinell 1917)，微環(huán)境。 營(yíng)養(yǎng)：英國(guó)埃爾頓(C.Elton 1927) “物種在生物群落中的功能與地位”。 n維生態(tài)位（超體積）：英國(guó)哈奇森(G.E.Hutchinson 1957)。生態(tài)學(xué)200323超體積生態(tài)位的幾層含義 與生境(habitat)的區(qū)別：物種的概念 競(jìng)爭(zhēng)的特殊地位： 基礎(chǔ)生態(tài)位 實(shí)際生態(tài)位