種間關(guān)系2015-12-8

1、與已學(xué)知識(shí)聯(lián)系生態(tài)學(xué)1 競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)4 他感作用2 性別生態(tài)學(xué)3 領(lǐng)域和社會(huì)等級(jí)5 集群生活種間關(guān)系包括種間關(guān)系包括競(jìng)爭(zhēng)競(jìng)爭(zhēng)、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(jìng)爭(zhēng)的概念種間競(jìng)爭(zhēng)的概念：具有相似要求的兩個(gè)或多個(gè)物種（種群）為了爭(zhēng)奪空間和資源，相互抑制，給對(duì)方帶來(lái)不利影響。種間競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果種間競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)競(jìng)爭(zhēng)（competitioncompetition）

2、高斯草履蟲(chóng)實(shí)驗(yàn)雙小核草履蟲(chóng)雙小核草履蟲(chóng)大草履蟲(chóng)大草履蟲(chóng)袋狀草履蟲(chóng)袋狀草履蟲(chóng)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(zhǎng)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(shuō)被稱為高斯假說(shuō)，又稱為競(jìng)爭(zhēng)排斥原理。高斯假說(shuō)高斯假說(shuō)種間競(jìng)爭(zhēng)的類型：種間競(jìng)爭(zhēng)的類型：利用性競(jìng)爭(zhēng)；消耗有限的共同資源。eg.草履蟲(chóng)實(shí)驗(yàn)干擾性競(jìng)爭(zhēng)；個(gè)體間直接的相互作用。eg.物理打斗，他感作用種間競(jìng)爭(zhēng)的特征：種間競(jìng)爭(zhēng)的特征：競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果的不對(duì)稱性，一個(gè)體的代價(jià)遠(yuǎn)高于另一個(gè)體。對(duì)一

3、種資源的競(jìng)爭(zhēng)能影響對(duì)另一資源的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果。 eg.植物對(duì)光的競(jìng)爭(zhēng), 影響根對(duì)水和礦物質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)。 1925年和1926年洛特卡（Lotka）和沃爾泰勒(Volterra)分別提出了種間競(jìng)爭(zhēng)模型。他們以邏輯斯諦增長(zhǎng)模型為基礎(chǔ)，引入了新的參數(shù)-競(jìng)爭(zhēng)系數(shù)（，）。種間競(jìng)爭(zhēng)模型種間競(jìng)爭(zhēng)模型 Lotka-VolterraLotka-Volterra模型模型假定：兩個(gè)物種單獨(dú)生長(zhǎng)時(shí)兩個(gè)物種單獨(dú)生長(zhǎng)時(shí)其增長(zhǎng)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)可理解

4、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(jìng)爭(zhēng)或共同利用空間時(shí)兩物種競(jìng)爭(zhēng)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(duì)種1的阻礙系數(shù)（競(jìng)爭(zhēng)系數(shù)） 是種1的一個(gè)個(gè)體對(duì)種2的阻礙系數(shù)或者說(shuō): 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(jìng)爭(zhēng)結(jié)局從理論上講可有兩物種的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)局從理論上講可有以下三以下三種：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 全部空

5、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(zhǎng)，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(lái)，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(duì)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(guò)最大容納量而不能已經(jīng)超過(guò)最大容納量而不能增長(zhǎng)，而種群增長(zhǎng)，而種群1仍能繼

6、續(xù)增長(zhǎng)，仍能繼續(xù)增長(zhǎng)，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(guò)最大容納量已經(jīng)超過(guò)最大容納量而不能增長(zhǎng)，而種群而不能增長(zhǎng)，而種群2仍能繼續(xù)增長(zhǎng)，仍能繼續(xù)增長(zhǎng)， 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不能增

7、長(zhǎng)，種群不能增長(zhǎng)，種群1繼續(xù)增長(zhǎng)繼續(xù)增長(zhǎng); K2 K1 /中，種中，種群群1不能增長(zhǎng)，種群不能增長(zhǎng)，種群2繼續(xù)增長(zhǎng)。繼續(xù)增長(zhǎng)。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(jìng)爭(zhēng)方程可能產(chǎn)生的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果：根據(jù)競(jìng)爭(zhēng)方程可能產(chǎn)生的競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)小，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度大。wd: 種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)小，種間競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度大。極限相似性：d/w = 1 共存的競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)釋放競(jìng)爭(zhēng)

8、釋放：在缺乏競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)釋放和性狀替換競(jìng)爭(zhēng)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(dòng)物捕食其它動(dòng)物；廣義的捕食廣義的捕食還包括食草動(dòng)物的食草作用，寄生，擬寄生（寄生蜂將卵產(chǎn)于其它動(dòng)物卵中，在幼蟲(chóng)體內(nèi)生長(zhǎng)）。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(jìng)賽、紅桃皇后效應(yīng)1. Lotka-Volterra 捕食者捕食者-獵

9、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(méi)有捕食者獵物種群指數(shù)增長(zhǎng)，沒(méi)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(zhǎng)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(duì)獵物種群有調(diào)節(jié)作用。捕食者對(duì)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. 美國(guó)亞

10、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(wàn)頭，1925年達(dá)到10萬(wàn)頭，草場(chǎng)極度退化，1929年又降到4萬(wàn)頭，以后降到1萬(wàn)頭。 eg2. 19世紀(jì)末，挪威為保護(hù)雷鳥(niǎo)，捕獵猛禽和獸類，高密度的雷鳥(niǎo)卻引起了球蟲(chóng)病和其它疾病的廣泛傳播，20世紀(jì)初，雷鳥(niǎo)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(duì)策捕食對(duì)策覓食效率=攝取食物量/攝食活動(dòng)耗能搜尋者，食譜傾向于廣譜化。處

11、理者，食譜傾向于特化。低生產(chǎn)力環(huán)境，食譜寬。拒絕利潤(rùn)低的食物。eg. 白鹡鸰對(duì)糞蠅的捕食 植物不逃避捕食；食草動(dòng)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(zhǎng)等會(huì)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(dòng)，能調(diào)節(jié)種間關(guān)系，使牧場(chǎng)植被保持一定的穩(wěn)定性。圖 植物-食草動(dòng)物種群相互動(dòng)態(tài)模型1.1.概念概念： 寄生是指一個(gè)種（寄

12、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(yíng)養(yǎng)而生存。寄生者與捕食者不同，它多次攝取宿主營(yíng)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(dòng)物 ）； 大寄生物，在寄主體內(nèi)或表面生長(zhǎng)，但不繁殖。 （昆蟲(chóng) ）； 擬寄生物（重寄生物）：在昆蟲(chóng)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(duì)于脊椎動(dòng)物1.免

13、疫反應(yīng)2.行為對(duì)策對(duì)于植物3. 化學(xué)防御4.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(zhǎng)（開(kāi)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(huì)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(wú)抵抗力，常會(huì)爆發(fā)。3.3.寄生者與宿主種群數(shù)量動(dòng)態(tài)的相互作用寄生者與宿主種群數(shù)量動(dòng)態(tài)的相互作用 共生這個(gè)術(shù)語(yǔ)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(duì)一方有利，對(duì)另一方無(wú)利也無(wú)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(yáng)光eg. 藤壺附生于鯨魚(yú)或螃蟹背上eg. 鮣魚(yú)以頭頂吸盤(pán)固著在鯊魚(yú)腹部等。1. 偏利共生（commensalism）指對(duì)雙方都有利的共同生活現(xiàn)象指對(duì)雙方都有利的共同生活現(xiàn)象清潔魚(yú)與顧客魚(yú)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(duì)方獲得好處，離開(kāi)對(duì)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