第三章種群及其基本特征_第1頁(yè)
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1、第三章第三章 種群及其基本特征種群及其基本特征第一節(jié)第一節(jié) 種群的概念和特征種群的概念和特征第二節(jié)第二節(jié) 種群的動(dòng)態(tài)及種群調(diào)節(jié)種群的動(dòng)態(tài)及種群調(diào)節(jié)第一節(jié)第一節(jié) 種群的概念和特征種群的概念和特征一、定義一、定義 生物種群(生物種群(biotic population): 在特定時(shí)間內(nèi),由分布在同一在特定時(shí)間內(nèi),由分布在同一區(qū)域的同種生物個(gè)體自然組成的生物系統(tǒng)(數(shù)量、空間、時(shí)間),區(qū)域的同種生物個(gè)體自然組成的生物系統(tǒng)(數(shù)量、空間、時(shí)間),其個(gè)體具有共同的基因庫(kù),彼此之間能夠進(jìn)行自然交配并產(chǎn)生出其個(gè)體具有共同的基因庫(kù),彼此之間能夠進(jìn)行自然交配并產(chǎn)生出有生殖力的后代。有生殖力的后代。l種群不是個(gè)體的簡(jiǎn)

2、單疊加,是通過種群不是個(gè)體的簡(jiǎn)單疊加,是通過種內(nèi)關(guān)系種內(nèi)關(guān)系組成的一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一組成的一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一體體;l種群是一個(gè)種群是一個(gè)自我調(diào)節(jié)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)系統(tǒng),使其能在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)維持自身穩(wěn)定性。,使其能在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)維持自身穩(wěn)定性。作為系統(tǒng)還具有群體的信息傳遞、行為適應(yīng)與數(shù)量反饋控制的功作為系統(tǒng)還具有群體的信息傳遞、行為適應(yīng)與數(shù)量反饋控制的功能能; l種群不僅是自然界種群不僅是自然界物種存在、物種進(jìn)化、物種關(guān)系的基本單位物種存在、物種進(jìn)化、物種關(guān)系的基本單位,也是生物群落、生態(tài)系統(tǒng)的基本組成成份,同時(shí),還是生物資源也是生物群落、生態(tài)系統(tǒng)的基本組成成份,同時(shí),還是生物資源保護(hù)與利用、有害生物綜合管理的具體對(duì)

3、象;保護(hù)與利用、有害生物綜合管理的具體對(duì)象;l種群既可以作為抽象概念,也可作為具體存在的客體在實(shí)際研究種群既可以作為抽象概念,也可作為具體存在的客體在實(shí)際研究中加以應(yīng)用。其時(shí)空界限,隨研究者的方便而劃分的中加以應(yīng)用。其時(shí)空界限,隨研究者的方便而劃分的.種群生態(tài)學(xué)(種群生態(tài)學(xué)( population ecology 、synecology):研究種群:研究種群的數(shù)量、分布以及種群與其棲息地環(huán)境中的非生物因素和其的數(shù)量、分布以及種群與其棲息地環(huán)境中的非生物因素和其他生物種群的相互作用。他生物種群的相互作用。 核心內(nèi)容是種群動(dòng)態(tài)研究,涉及:核心內(nèi)容是種群動(dòng)態(tài)研究,涉及:有多少(種群數(shù)量大小或密度)?

4、有多少(種群數(shù)量大小或密度)?在哪里(種群的分布、在哪里(種群的分布、空間圖式空間圖式)?)?如何變動(dòng)(數(shù)量如何變動(dòng)(數(shù)量變動(dòng)變動(dòng)和擴(kuò)散遷移)?和擴(kuò)散遷移)?變動(dòng)機(jī)制(種群調(diào)節(jié))?變動(dòng)機(jī)制(種群調(diào)節(jié))?種群遺傳學(xué)(種群遺傳學(xué)( population genetics ): 研究種群的遺傳過程研究種群的遺傳過程,包括選包括選擇、基因流、突變和遺傳漂變等。擇、基因流、突變和遺傳漂變等。種群生物學(xué)(種群生物學(xué)(population biology): 研究種群的結(jié)構(gòu)、形成、發(fā)展研究種群的結(jié)構(gòu)、形成、發(fā)展和運(yùn)動(dòng)變化過程規(guī)律的科學(xué)。最主要組成部分是種群遺傳學(xué)和種群和運(yùn)動(dòng)變化過程規(guī)律的科學(xué)。最主要組成部分

5、是種群遺傳學(xué)和種群生態(tài)學(xué)。生態(tài)學(xué)。二、種群的基本特征二、種群的基本特征v數(shù)量特征數(shù)量特征(密度或大?。簺Q定于基本(初級(jí))種(密度或大小):決定于基本(初級(jí))種群參數(shù):出生率、死亡率、遷入率和遷出率;又決群參數(shù):出生率、死亡率、遷入率和遷出率;又決定于次級(jí)種群參數(shù):年齡結(jié)構(gòu)、性比、內(nèi)分布格局定于次級(jí)種群參數(shù):年齡結(jié)構(gòu)、性比、內(nèi)分布格局和遺傳組成;種群參數(shù)變化是種群動(dòng)態(tài)的重要體現(xiàn)和遺傳組成;種群參數(shù)變化是種群動(dòng)態(tài)的重要體現(xiàn)(種群統(tǒng)計(jì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容);種群統(tǒng)計(jì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容);v空間分布特征空間分布特征:包括內(nèi)分布格局(組成種群的個(gè)體:包括內(nèi)分布格局(組成種群的個(gè)體在其生活空間中的位置狀態(tài)或布局,在其

6、生活空間中的位置狀態(tài)或布局,internal distribution pattern)和地理分布;)和地理分布;v遺傳特征遺傳特征:種群具有一定的遺傳組成,是一個(gè)基因:種群具有一定的遺傳組成,是一個(gè)基因庫(kù);庫(kù);v系統(tǒng)特征系統(tǒng)特征:種群是一個(gè)自組織、自調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。:種群是一個(gè)自組織、自調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。A: Macrpus giganteus; B: M. fuliginosus; C:M. rufusABC種群的群體特征及種群參數(shù)種群的群體特征及種群參數(shù)v種群數(shù)量種群數(shù)量:密度:密度(density) 原始密度原始密度(crude density) 、生態(tài)、生態(tài)密度密度(ecological de

7、nsity) v初級(jí)種群參數(shù)初級(jí)種群參數(shù): 出生率出生率(natality)、生理出生率、生理出生率(physiological natality) = 最最大出生率大出生率(maximum natality)、生態(tài)出生率、生態(tài)出生率(ecological natality) = 實(shí)際出生率實(shí)際出生率(realized natality) 死亡率死亡率(mortality)、生理死亡率、生理死亡率(physiological mortality ) = 最小死亡率最小死亡率(minimum mortality)、生態(tài)死亡率、生態(tài)死亡率(ecological mortality) = 實(shí)際死亡率

8、實(shí)際死亡率(realized mortality) 遷入率和遷出率遷入率和遷出率v次級(jí)種群參數(shù)次級(jí)種群參數(shù):性比:性比(sex ratio) 、年齡分布、年齡分布(age structure) 、種群增長(zhǎng)率(種群增長(zhǎng)率(population growth rate)、分布型()、分布型(pattern of distribution)、遺傳組成()、遺傳組成(genetic components)(一)、種群的大小和密度(一)、種群的大小和密度1、概念、概念 種群大小種群大?。╬opulation size):種群全部個(gè)體數(shù)目):種群全部個(gè)體數(shù)目的多少。的多少。 種群密度種群密度( popul

9、ation density):是指單位面積):是指單位面積(或空間)的生物個(gè)體數(shù),分為絕對(duì)密度和相對(duì)密度。(或空間)的生物個(gè)體數(shù),分為絕對(duì)密度和相對(duì)密度。 絕對(duì)密度絕對(duì)密度(absolute density)是指單位面積或空間的是指單位面積或空間的實(shí)有個(gè)體數(shù);實(shí)有個(gè)體數(shù); 相對(duì)密度相對(duì)密度(relative density)則只能獲得表示數(shù)量高低則只能獲得表示數(shù)量高低的相對(duì)指標(biāo),來反映種群數(shù)量的豐富程度。的相對(duì)指標(biāo),來反映種群數(shù)量的豐富程度。 粗密度粗密度(crude density) :?jiǎn)挝豢臻g內(nèi)個(gè)體的數(shù)量。:?jiǎn)挝豢臻g內(nèi)個(gè)體的數(shù)量。 生態(tài)密度生態(tài)密度(ecological density):

10、單位面積(或空間):?jiǎn)挝幻娣e(或空間)特定生態(tài)環(huán)境中的生物個(gè)體數(shù)。特定生態(tài)環(huán)境中的生物個(gè)體數(shù)。 在種群生態(tài)學(xué)上,密度不是按種的分布區(qū)計(jì)在種群生態(tài)學(xué)上,密度不是按種的分布區(qū)計(jì)算,而是依據(jù)其在分布區(qū)內(nèi)最適生長(zhǎng)的空間計(jì)算,算,而是依據(jù)其在分布區(qū)內(nèi)最適生長(zhǎng)的空間計(jì)算,這種密度稱為生態(tài)密度(這種密度稱為生態(tài)密度(ecological density),而),而把全分布區(qū)內(nèi)的平均密度稱為粗密度(把全分布區(qū)內(nèi)的平均密度稱為粗密度(crude density)以示區(qū)別。如一片面積為)以示區(qū)別。如一片面積為10hm2的馬尾松的馬尾松林,林木總株數(shù)為林,林木總株數(shù)為3萬(wàn)株,但其中有萬(wàn)株,但其中有2hm2的面積為的

11、面積為裸露的巖石,裸露的巖石,2hm2的水域面積,因此,實(shí)際分布的水域面積,因此,實(shí)際分布有馬尾松林的面積只有有馬尾松林的面積只有6hm2。則該馬尾松林的粗。則該馬尾松林的粗密度為密度為3000株株/hm2、生態(tài)密度為、生態(tài)密度為5000株株/hm2。 2、數(shù)量統(tǒng)計(jì)、數(shù)量統(tǒng)計(jì)(1)、絕對(duì)密度的調(diào)查方法)、絕對(duì)密度的調(diào)查方法 1)總數(shù)量調(diào)查法(直接統(tǒng)計(jì)法,)總數(shù)量調(diào)查法(直接統(tǒng)計(jì)法,total count ):直接計(jì)數(shù)一定地方的):直接計(jì)數(shù)一定地方的 所有個(gè)體,如:人口調(diào)查法;或用航空攝影調(diào)查其總數(shù)。所有個(gè)體,如:人口調(diào)查法;或用航空攝影調(diào)查其總數(shù)。 2)取樣調(diào)查法)取樣調(diào)查法(sampling

12、 methods) a 樣方法樣方法(use of quadrats) :樣方的大小和形狀、樣方的代表性、隨:樣方的大小和形狀、樣方的代表性、隨 機(jī)抽樣;機(jī)抽樣; 理論抽樣數(shù)決定于空間分布圖式、置信水準(zhǔn)、允許誤理論抽樣數(shù)決定于空間分布圖式、置信水準(zhǔn)、允許誤 差、種群密度。差、種群密度。 b 標(biāo)志重捕法標(biāo)志重捕法(mark-recapture methods) :在調(diào)查樣地上,捕獲一部:在調(diào)查樣地上,捕獲一部 分個(gè)體進(jìn)行標(biāo)志后釋放,經(jīng)一定期限進(jìn)行重捕。使用于不斷移分個(gè)體進(jìn)行標(biāo)志后釋放,經(jīng)一定期限進(jìn)行重捕。使用于不斷移 動(dòng)位置的動(dòng)物。動(dòng)位置的動(dòng)物。假設(shè)假設(shè):重捕取樣中標(biāo)志比例與樣地總數(shù)中標(biāo)志比例相

13、等。:重捕取樣中標(biāo)志比例與樣地總數(shù)中標(biāo)志比例相等。N/M = n/m要點(diǎn)要點(diǎn):標(biāo)志物或標(biāo)志技術(shù)對(duì)動(dòng)物不產(chǎn)生有損壽命、行為的傷害;標(biāo):標(biāo)志物或標(biāo)志技術(shù)對(duì)動(dòng)物不產(chǎn)生有損壽命、行為的傷害;標(biāo)志不能過分醒目,以影響捕食率;標(biāo)志符能維持一定時(shí)間(長(zhǎng)于志不能過分醒目,以影響捕食率;標(biāo)志符能維持一定時(shí)間(長(zhǎng)于實(shí)驗(yàn)時(shí)間);種群封閉,無(wú)遷入(出)和出生(死亡);再次取實(shí)驗(yàn)時(shí)間);種群封閉,無(wú)遷入(出)和出生(死亡);再次取樣時(shí),標(biāo)記動(dòng)物與種群充分混合。樣時(shí),標(biāo)記動(dòng)物與種群充分混合。 c 去除取樣法去除取樣法(removal sampling) :在樣方中連續(xù)幾次捕捉動(dòng)物,:在樣方中連續(xù)幾次捕捉動(dòng)物,以日捕捉個(gè)數(shù)

14、為縱坐標(biāo),捕獲累積數(shù)為橫坐標(biāo)作直線,當(dāng)捕捉個(gè)以日捕捉個(gè)數(shù)為縱坐標(biāo),捕獲累積數(shù)為橫坐標(biāo)作直線,當(dāng)捕捉個(gè)體數(shù)趨于零時(shí),直線與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)為樣方中群體數(shù)量的估計(jì)值。體數(shù)趨于零時(shí),直線與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)為樣方中群體數(shù)量的估計(jì)值。捕獲累積數(shù)(只)捕獲累積數(shù)(只)捕獲量(只日)捕獲量(只日)(2)、相對(duì)密度的調(diào)查方法)、相對(duì)密度的調(diào)查方法 相對(duì)密度指標(biāo)分為直接數(shù)量指標(biāo)和間接數(shù)量指標(biāo)。相對(duì)密度指標(biāo)分為直接數(shù)量指標(biāo)和間接數(shù)量指標(biāo)。 1) 動(dòng)物計(jì)數(shù)(動(dòng)物計(jì)數(shù)(count of animals) 以單位時(shí)間內(nèi)或單位距離內(nèi)或二者結(jié)合的動(dòng)物數(shù)量為衡量以單位時(shí)間內(nèi)或單位距離內(nèi)或二者結(jié)合的動(dòng)物數(shù)量為衡量指標(biāo),為直接數(shù)量指標(biāo)。

15、指標(biāo),為直接數(shù)量指標(biāo)。 2) 動(dòng)物痕跡的計(jì)數(shù)動(dòng)物痕跡的計(jì)數(shù) (count of animal signs) 動(dòng)物痕跡包括足跡、糞便、鳴叫聲、棄巢等,為間接數(shù)量動(dòng)物痕跡包括足跡、糞便、鳴叫聲、棄巢等,為間接數(shù)量指標(biāo)。是一段時(shí)間內(nèi)的平均值而不是現(xiàn)在的密度指標(biāo)。指標(biāo)。是一段時(shí)間內(nèi)的平均值而不是現(xiàn)在的密度指標(biāo)。 3)單位努力捕獲量)單位努力捕獲量 (catch per unit effort) 較少使用,僅用于一些經(jīng)濟(jì)動(dòng)物,如每天每艘船的捕魚量、較少使用,僅用于一些經(jīng)濟(jì)動(dòng)物,如每天每艘船的捕魚量、每天每人的釣魚量等,要求捕獲條件、捕獲效率和捕獲工具是每天每人的釣魚量等,要求捕獲條件、捕獲效率和捕獲工具

16、是一樣的。一樣的。 4)毛皮收購(gòu)記錄()毛皮收購(gòu)記錄(pelt records) 通過長(zhǎng)期的毛皮收購(gòu)記錄分析種群密度。通過長(zhǎng)期的毛皮收購(gòu)記錄分析種群密度。一般規(guī)律:一般規(guī)律:v 種群密度的高低與食性(食物鏈中營(yíng)養(yǎng)級(jí)的高低)和種群密度的高低與食性(食物鏈中營(yíng)養(yǎng)級(jí)的高低)和生物個(gè)體大小相關(guān)生物個(gè)體大小相關(guān) 食植動(dòng)物的種群密度大于食肉動(dòng)物;食植動(dòng)物的種群密度大于食肉動(dòng)物;食性相似情況下,個(gè)體較大的種群密度較小;環(huán)境中物質(zhì)食性相似情況下,個(gè)體較大的種群密度較小;環(huán)境中物質(zhì)能量的可利用量及生物的利用效率(生物學(xué)特性)越高,能量的可利用量及生物的利用效率(生物學(xué)特性)越高,種群密度越大。種群密度越大。v

17、每一種生物的種群密度,都有一定的變化限度,存在每一種生物的種群密度,都有一定的變化限度,存在最大密度(環(huán)境容納量、飽和點(diǎn))、最適密度和最小密度最大密度(環(huán)境容納量、飽和點(diǎn))、最適密度和最小密度(特定環(huán)境所能容納某種生物的最大個(gè)體數(shù);最適密度狀(特定環(huán)境所能容納某種生物的最大個(gè)體數(shù);最適密度狀態(tài)下,種群的增長(zhǎng)最快,維持種群最佳狀態(tài);種群維持正態(tài)下,種群的增長(zhǎng)最快,維持種群最佳狀態(tài);種群維持正常繁殖、彌補(bǔ)死亡個(gè)體所需要的最小個(gè)體數(shù))。已廣泛應(yīng)常繁殖、彌補(bǔ)死亡個(gè)體所需要的最小個(gè)體數(shù))。已廣泛應(yīng)用于作物栽培、動(dòng)物飼養(yǎng)和人口研究中。用于作物栽培、動(dòng)物飼養(yǎng)和人口研究中。影響種群大小或密度的因素(1)種群的

18、繁殖特性:各種生物的繁殖力不同,如微生物幾個(gè)?。┓N群的繁殖特性:各種生物的繁殖力不同,如微生物幾個(gè)小時(shí)可繁殖數(shù)代;草本植物一般一至三年結(jié)實(shí)一次,喬木可能則幾時(shí)可繁殖數(shù)代;草本植物一般一至三年結(jié)實(shí)一次,喬木可能則幾年才結(jié)實(shí)一次。年才結(jié)實(shí)一次。(2)種群的結(jié)構(gòu):如一個(gè)種群內(nèi)不同年齡的個(gè)體或不同性別的個(gè))種群的結(jié)構(gòu):如一個(gè)種群內(nèi)不同年齡的個(gè)體或不同性別的個(gè)體比例。體比例。(3)種內(nèi)和種間的關(guān)系:即種內(nèi)遺傳變異和物種自然選擇等。)種內(nèi)和種間的關(guān)系:即種內(nèi)遺傳變異和物種自然選擇等。(4)物理環(huán)境因子:如光照、溫度、水分、土壤、大氣和火等。)物理環(huán)境因子:如光照、溫度、水分、土壤、大氣和火等。種群密度的高

19、低在多數(shù)情況下取決于環(huán)境中可利用的物質(zhì)和能量種群密度的高低在多數(shù)情況下取決于環(huán)境中可利用的物質(zhì)和能量的多少。當(dāng)環(huán)境中擁有可利用的物質(zhì)和能量最豐富,環(huán)境條件最的多少。當(dāng)環(huán)境中擁有可利用的物質(zhì)和能量最豐富,環(huán)境條件最適應(yīng)時(shí),某種群可達(dá)到該環(huán)境下的最大密度。最大密度和最適密適應(yīng)時(shí),某種群可達(dá)到該環(huán)境下的最大密度。最大密度和最適密度是林業(yè)經(jīng)營(yíng)、作物栽培、動(dòng)物飼養(yǎng)、魚類養(yǎng)殖應(yīng)首先考慮的問度是林業(yè)經(jīng)營(yíng)、作物栽培、動(dòng)物飼養(yǎng)、魚類養(yǎng)殖應(yīng)首先考慮的問題,也是人類自身生存所必須考慮的問題。密度是種群特征的一題,也是人類自身生存所必須考慮的問題。密度是種群特征的一個(gè)重要參數(shù)。密度決定著種群的能流、資源的可利用性、種

20、群內(nèi)個(gè)重要參數(shù)。密度決定著種群的能流、資源的可利用性、種群內(nèi)部生理壓力的大小以及種群的散布和種群的生產(chǎn)力。部生理壓力的大小以及種群的散布和種群的生產(chǎn)力。 草食動(dòng)物的種群平均密度隨體型增大而降低草食動(dòng)物的種群平均密度隨體型增大而降低 種群的環(huán)境(系統(tǒng))容納量:某種群在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中,即種群的環(huán)境(系統(tǒng))容納量:某種群在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中,即一個(gè)有限的環(huán)境中所能穩(wěn)定達(dá)到的最大數(shù)量(一個(gè)有限的環(huán)境中所能穩(wěn)定達(dá)到的最大數(shù)量(K)。決定于溫度、)。決定于溫度、光照、水分、養(yǎng)分等因子或食物、空間等資源所構(gòu)成的環(huán)境,即光照、水分、養(yǎng)分等因子或食物、空間等資源所構(gòu)成的環(huán)境,即環(huán)境中可利用的物質(zhì)和能量的豐富程度;也

21、決定于種群的遺傳特環(huán)境中可利用的物質(zhì)和能量的豐富程度;也決定于種群的遺傳特性,包括食性、行為、適應(yīng)能力等。性,包括食性、行為、適應(yīng)能力等。世界人口:世界人口:Dewit(1967):農(nóng)田水分、養(yǎng)分不受限制,世界人口可維持在):農(nóng)田水分、養(yǎng)分不受限制,世界人口可維持在 790-1750億;億;Revelle(1974):地球表面):地球表面25億公頃象美國(guó)依阿華州從事玉米生億公頃象美國(guó)依阿華州從事玉米生 產(chǎn),可為產(chǎn),可為380-480億的人口提供較高質(zhì)量的食物;億的人口提供較高質(zhì)量的食物; Lester Brown(1974):世界人口應(yīng)控制在):世界人口應(yīng)控制在60億之內(nèi);億之內(nèi);尚玉昌(尚玉

22、昌(1980):全球植被固定能量):全球植被固定能量2.81018kJ,其中,其中1%可被食可被食 用,按消耗用,按消耗9200kJ/人人/天,地球容納天,地球容納80億人口。億人口。中國(guó)人口:中國(guó)人口:宋健等(宋健等(1980):保證較豐富的動(dòng)植物蛋白食物,中國(guó)人口應(yīng)控):保證較豐富的動(dòng)植物蛋白食物,中國(guó)人口應(yīng)控 制在制在7-10億,最好在億,最好在6.8億。億。3、單體生物和構(gòu)件生物、單體生物和構(gòu)件生物單體生物單體生物(unitary organism):個(gè)體很清楚,都是由一:個(gè)體很清楚,都是由一個(gè)受精卵發(fā)育而成,各個(gè)體保持基本一致的形態(tài)結(jié)構(gòu)。個(gè)受精卵發(fā)育而成,各個(gè)體保持基本一致的形態(tài)結(jié)構(gòu)

23、。如鳥類、獸類等。如鳥類、獸類等。構(gòu)件生物(構(gòu)件生物(modular organism) :由一個(gè)合子發(fā)育成一:由一個(gè)合子發(fā)育成一套構(gòu)件,由這些構(gòu)件組成個(gè)體。如水稻、樹木等套構(gòu)件,由這些構(gòu)件組成個(gè)體。如水稻、樹木等。v一般高等植物是構(gòu)件生物;大多數(shù)動(dòng)物屬單體生物,但一般高等植物是構(gòu)件生物;大多數(shù)動(dòng)物屬單體生物,但一些固著且群體生活的珊瑚、苔蘚蟲等也是構(gòu)件生物。一些固著且群體生活的珊瑚、苔蘚蟲等也是構(gòu)件生物。v單體生物個(gè)體數(shù)反映種群大小,但構(gòu)件生物必須考慮兩單體生物個(gè)體數(shù)反映種群大小,但構(gòu)件生物必須考慮兩個(gè)層次,從合子產(chǎn)生的個(gè)體數(shù)和組成每個(gè)個(gè)體的構(gòu)件數(shù)。個(gè)層次,從合子產(chǎn)生的個(gè)體數(shù)和組成每個(gè)個(gè)體的

24、構(gòu)件數(shù)。對(duì)于許多構(gòu)件生物,研究構(gòu)件的數(shù)量與分布狀況往往比對(duì)于許多構(gòu)件生物,研究構(gòu)件的數(shù)量與分布狀況往往比個(gè)體數(shù)更為重要。個(gè)體數(shù)更為重要。(二)、種群密度的改變(二)、種群密度的改變1、種群的增長(zhǎng)、種群的增長(zhǎng) 取決于種群的出生率和遷入率,其中出生率更為重要。取決于種群的出生率和遷入率,其中出生率更為重要。(1) 出生率:?jiǎn)挝粫r(shí)間種群的出生個(gè)體數(shù)與種群個(gè)體總數(shù)出生率:?jiǎn)挝粫r(shí)間種群的出生個(gè)體數(shù)與種群個(gè)體總數(shù)的比值。比較不同種群的繁殖能力。的比值。比較不同種群的繁殖能力。v最大(生理)出生率:種群在理想狀態(tài)下,生理上能夠達(dá)最大(生理)出生率:種群在理想狀態(tài)下,生理上能夠達(dá)到的最大生殖能力。對(duì)于特定的種

25、群,最大出生率是一個(gè)到的最大生殖能力。對(duì)于特定的種群,最大出生率是一個(gè)常數(shù)。常數(shù)。v生態(tài)(實(shí)際)出生率:種群在特定環(huán)境條件下所表現(xiàn)出的生態(tài)(實(shí)際)出生率:種群在特定環(huán)境條件下所表現(xiàn)出的出生率,隨著種群的結(jié)構(gòu)、密度大小和自然環(huán)境條件而變出生率,隨著種群的結(jié)構(gòu)、密度大小和自然環(huán)境條件而變化?;不同生物類群的出生率具有很大的差別,取決于生物的生不同生物類群的出生率具有很大的差別,取決于生物的生物學(xué)特點(diǎn),包括性成熟速度、每年的繁殖次數(shù)和每次的產(chǎn)物學(xué)特點(diǎn),包括性成熟速度、每年的繁殖次數(shù)和每次的產(chǎn)仔(卵)數(shù)等;出生率的高低還與生物在食物鏈所處的位仔(卵)數(shù)等;出生率的高低還與生物在食物鏈所處的位置有關(guān)

26、,較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的動(dòng)物出生率較高。置有關(guān),較低營(yíng)養(yǎng)級(jí)的動(dòng)物出生率較高。(2) 生育率和生殖力生育率和生殖力 生育率生育率:?jiǎn)挝粫r(shí)間種群的出生個(gè)體數(shù)與種群雌性個(gè)體:?jiǎn)挝粫r(shí)間種群的出生個(gè)體數(shù)與種群雌性個(gè)體總數(shù)的比值??倲?shù)的比值。 生殖力生殖力:?jiǎn)挝粫r(shí)間個(gè)體或種群所能產(chǎn)生配子數(shù)或合子:?jiǎn)挝粫r(shí)間個(gè)體或種群所能產(chǎn)生配子數(shù)或合子數(shù)。數(shù)。 配子是指生物進(jìn)行配子是指生物進(jìn)行有性生殖有性生殖時(shí)由時(shí)由生殖系統(tǒng)生殖系統(tǒng)所產(chǎn)生所產(chǎn)生的成熟性的成熟性細(xì)胞細(xì)胞。 合子是指雌配子和雄配子融合形成的二倍體細(xì)胞。合子是指雌配子和雄配子融合形成的二倍體細(xì)胞。 生育率反映了雌性動(dòng)物的實(shí)際繁殖能力,而生生育率反映了雌性動(dòng)物的實(shí)際繁殖能力

27、,而生殖力反映其潛在的繁殖能力,生殖力的高低反比于該殖力反映其潛在的繁殖能力,生殖力的高低反比于該物種親代對(duì)其后代的撫育程度。物種親代對(duì)其后代的撫育程度。2、種群的減小、種群的減?。?) 死亡率:?jiǎn)挝粫r(shí)間種群的死亡個(gè)體數(shù)與種群個(gè)體死亡率:?jiǎn)挝粫r(shí)間種群的死亡個(gè)體數(shù)與種群個(gè)體總數(shù)的比值。受環(huán)境條件、種群密度、種間競(jìng)爭(zhēng)、寄生、總數(shù)的比值。受環(huán)境條件、種群密度、種間競(jìng)爭(zhēng)、寄生、捕食、疾病、人為因素等。捕食、疾病、人為因素等。 最低(生理)死亡率:種群在最適環(huán)境條件下,種最低(生理)死亡率:種群在最適環(huán)境條件下,種群內(nèi)的個(gè)體都到了生理壽命才死亡。群內(nèi)的個(gè)體都到了生理壽命才死亡。 實(shí)際(生態(tài))死亡率:種群

28、在某種特定條件下的實(shí)實(shí)際(生態(tài))死亡率:種群在某種特定條件下的實(shí)際死亡率,隨著種群狀況和環(huán)境條件而變化。際死亡率,隨著種群狀況和環(huán)境條件而變化。 生理壽命:生物在最適條件下最長(zhǎng)的潛在生活期限。生理壽命:生物在最適條件下最長(zhǎng)的潛在生活期限。 生態(tài)壽命:生態(tài)壽命: 在特定環(huán)境條件下的平均實(shí)際生活期限。在特定環(huán)境條件下的平均實(shí)際生活期限。 生命期望(平均余生,生命期望(平均余生, life expectancy ) :是指某:是指某一年齡期的個(gè)體,平均還能活多長(zhǎng)時(shí)間的估計(jì)值。一年齡期的個(gè)體,平均還能活多長(zhǎng)時(shí)間的估計(jì)值。(2) 生命表(生命表(life table):是按照種群的年齡階段,系統(tǒng)地):是

29、按照種群的年齡階段,系統(tǒng)地觀察并記錄種群的一個(gè)世代或幾個(gè)世代之中各年齡階段的種觀察并記錄種群的一個(gè)世代或幾個(gè)世代之中各年齡階段的種群初始值、年齡特征死亡率、年齡特征生育力和生命期望值,群初始值、年齡特征死亡率、年齡特征生育力和生命期望值,以一定的格式而編制成的統(tǒng)計(jì)表,用以估算人口以一定的格式而編制成的統(tǒng)計(jì)表,用以估算人口(或種群或種群)預(yù)期預(yù)期壽命的計(jì)算用表。生命表是按照種群生長(zhǎng)的時(shí)間,或按種群壽命的計(jì)算用表。生命表是按照種群生長(zhǎng)的時(shí)間,或按種群年齡(發(fā)育階段)的程序編制的一種生命信息系統(tǒng)表。它系年齡(發(fā)育階段)的程序編制的一種生命信息系統(tǒng)表。它系統(tǒng)地記述了種群的死亡或生存率、生殖率以及死亡原

30、因。統(tǒng)地記述了種群的死亡或生存率、生殖率以及死亡原因。 生命表最先用于人壽保險(xiǎn)業(yè)務(wù),本世紀(jì)生命表最先用于人壽保險(xiǎn)業(yè)務(wù),本世紀(jì)60年代以來,生態(tài)年代以來,生態(tài)學(xué)上也廣泛用于生物種群預(yù)測(cè)。學(xué)上也廣泛用于生物種群預(yù)測(cè)。生命表已成為研究種群數(shù)量變動(dòng)生命表已成為研究種群數(shù)量變動(dòng)規(guī)律,預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)森林害蟲種群的消長(zhǎng)趨勢(shì),評(píng)價(jià)各種害蟲防治措施,規(guī)律,預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)森林害蟲種群的消長(zhǎng)趨勢(shì),評(píng)價(jià)各種害蟲防治措施,制定數(shù)量預(yù)測(cè)模型和實(shí)施害蟲科學(xué)管理的一種重要方法。制定數(shù)量預(yù)測(cè)模型和實(shí)施害蟲科學(xué)管理的一種重要方法。 生命表的分類生命表的分類同生群生命表同生群生命表(cohort life table)、動(dòng)態(tài)生命表、動(dòng)態(tài)生命表

31、(dynamic life table)、特定年齡生命表、特定年齡生命表(age-specific life table)、水平生命表、水平生命表( horizontal life table ):根據(jù)大約同一時(shí)間出生的一組個(gè)體(同生:根據(jù)大約同一時(shí)間出生的一組個(gè)體(同生群,群, cohort )從出生到死亡的記錄編制的生命表。)從出生到死亡的記錄編制的生命表。靜態(tài)生命表靜態(tài)生命表(static life table)、特定時(shí)間生命表、特定時(shí)間生命表(time-specific life table)、垂直生命表、垂直生命表(vertical life table)):根據(jù)某一特定時(shí)間對(duì)種群作

32、一年齡結(jié)):根據(jù)某一特定時(shí)間對(duì)種群作一年齡結(jié)構(gòu)調(diào)查數(shù)據(jù)而編制的生命表。構(gòu)調(diào)查數(shù)據(jù)而編制的生命表。綜合生命表綜合生命表(complex life table): 包括了出生率的包括了出生率的生命表稱綜合生命表。生命表稱綜合生命表。(3) 存活曲線(存活曲線(survival curves):以生物的相對(duì)年齡):以生物的相對(duì)年齡為橫坐標(biāo),再以各年齡的存活率為縱坐標(biāo)繪出的曲線。為橫坐標(biāo),再以各年齡的存活率為縱坐標(biāo)繪出的曲線。表示種群的存活率隨時(shí)間變化的過程。歸納為三類:表示種群的存活率隨時(shí)間變化的過程。歸納為三類: A型:曲線凸型(型:曲線凸型(convex curve),在接近生理壽命),在接近生

33、理壽命前只有少數(shù)個(gè)體死亡;大型哺乳動(dòng)物,一生產(chǎn)仔不超前只有少數(shù)個(gè)體死亡;大型哺乳動(dòng)物,一生產(chǎn)仔不超1020只。只。 B型:曲線對(duì)角線型(型:曲線對(duì)角線型(diagonal straight line),各),各年齡期的死亡率基本相似,與年齡無(wú)關(guān);許多爬行類和年齡期的死亡率基本相似,與年齡無(wú)關(guān);許多爬行類和鳥類,一生產(chǎn)仔(卵)為鳥類,一生產(chǎn)仔(卵)為10100只(個(gè))。只(個(gè))。 C型:曲線凹型(型:曲線凹型(concave curve),幼年期死亡率),幼年期死亡率很高,只有少數(shù)個(gè)體能活到生理壽命。大多數(shù)魚類、兩很高,只有少數(shù)個(gè)體能活到生理壽命。大多數(shù)魚類、兩棲類、寄生蟲等,一生產(chǎn)卵為棲類、寄

34、生蟲等,一生產(chǎn)卵為10206個(gè)。個(gè)。存活曲線的類型存活曲線的類型ABC3、種群的年齡結(jié)構(gòu)和性比、種群的年齡結(jié)構(gòu)和性比年齡結(jié)構(gòu)(分布)年齡結(jié)構(gòu)(分布)(age structure or distribution ):種群:種群中各年齡期的個(gè)體在種群中所占的比例,常用年齡錐體中各年齡期的個(gè)體在種群中所占的比例,常用年齡錐體(或稱年齡金字塔)來表示。(或稱年齡金字塔)來表示。年齡錐體年齡錐體:以不同寬度的橫柱從上到下配置而成,橫柱的:以不同寬度的橫柱從上到下配置而成,橫柱的高低位置表示不同年齡組,寬度表示各年齡組的個(gè)體數(shù)高低位置表示不同年齡組,寬度表示各年齡組的個(gè)體數(shù)或百分比??蓜澐譃槿N基本類型:

35、或百分比??蓜澐譃槿N基本類型:增長(zhǎng)型種群增長(zhǎng)型種群(a):金字塔形,幼體數(shù)量大,高出生率,種:金字塔形,幼體數(shù)量大,高出生率,種群處于增長(zhǎng)時(shí)期;群處于增長(zhǎng)時(shí)期;穩(wěn)定型種群穩(wěn)定型種群(b):倒鐘形,老、中、幼個(gè)體數(shù)大致相等,:倒鐘形,老、中、幼個(gè)體數(shù)大致相等,出生、死亡平衡,群體穩(wěn)定;出生、死亡平衡,群體穩(wěn)定;下降型種群下降型種群(c):壺形,幼體比例小,高死亡率,種群處:壺形,幼體比例小,高死亡率,種群處于下降狀態(tài)。于下降狀態(tài)。圖3-1 年齡錐體的三種基本類型應(yīng)用應(yīng)用:年齡結(jié)構(gòu)的研究,有利于指導(dǎo)生產(chǎn)或合理:年齡結(jié)構(gòu)的研究,有利于指導(dǎo)生產(chǎn)或合理開發(fā)利用生物資源,如:合理制定捕魚、狩獵時(shí)開發(fā)利用

36、生物資源,如:合理制定捕魚、狩獵時(shí)間;人口年齡結(jié)構(gòu)間;人口年齡結(jié)構(gòu)依靠比例依靠比例經(jīng)濟(jì)計(jì)劃經(jīng)濟(jì)計(jì)劃性比性比(sex ratio) :是指種群中雄性與雌性個(gè)體數(shù)的:是指種群中雄性與雌性個(gè)體數(shù)的比例。通常用每比例。通常用每100個(gè)雌性的雄性數(shù)來表示。它個(gè)雌性的雄性數(shù)來表示。它影響種群的出生率來影響種群數(shù)量的變動(dòng)。影響種群的出生率來影響種群數(shù)量的變動(dòng)。 不同物種種群具有不同的性比例特征不同物種種群具有不同的性比例特征;種群;種群的性比例會(huì)隨著其個(gè)體發(fā)育階段的變化而發(fā)生改的性比例會(huì)隨著其個(gè)體發(fā)育階段的變化而發(fā)生改變。變。 中國(guó)兒童發(fā)展?fàn)顩r報(bào)告(中國(guó)兒童發(fā)展?fàn)顩r報(bào)告(20032004)發(fā)布)發(fā)布三、三、

37、 種群的空間格局種群的空間格局 種群的空間格局種群的空間格局(spatial pattern)或內(nèi)分布型或內(nèi)分布型(internal distribution pattern): 組成種群的個(gè)體在其生活空組成種群的個(gè)體在其生活空間中的位置狀態(tài)或布局。大致分為三類:均勻型、隨機(jī)型、間中的位置狀態(tài)或布局。大致分為三類:均勻型、隨機(jī)型、成群型。成群型。 隨機(jī)分布中每一個(gè)體在種群領(lǐng)域中各個(gè)點(diǎn)上出現(xiàn)的機(jī)隨機(jī)分布中每一個(gè)體在種群領(lǐng)域中各個(gè)點(diǎn)上出現(xiàn)的機(jī)會(huì)是相等的,并且某一個(gè)體的存在不影響其他個(gè)體的分布,會(huì)是相等的,并且某一個(gè)體的存在不影響其他個(gè)體的分布,個(gè)體間相互獨(dú)立。隨機(jī)分布較少見。個(gè)體間相互獨(dú)立。隨機(jī)分

38、布較少見。 均勻分布的主要原因:種群內(nèi)個(gè)體間的競(jìng)爭(zhēng),個(gè)體間均勻分布的主要原因:種群內(nèi)個(gè)體間的競(jìng)爭(zhēng),個(gè)體間相互排斥,如:沙漠中植物為競(jìng)爭(zhēng)水分;分泌有毒物質(zhì)于相互排斥,如:沙漠中植物為競(jìng)爭(zhēng)水分;分泌有毒物質(zhì)于土壤中以阻止同種植物籽苗的生長(zhǎng)。土壤中以阻止同種植物籽苗的生長(zhǎng)。 成群分布是最常見的內(nèi)分布型,形成原因:環(huán)境資源成群分布是最常見的內(nèi)分布型,形成原因:環(huán)境資源異質(zhì)性;植物傳播種子方式使其以母株為擴(kuò)散中心;動(dòng)物異質(zhì)性;植物傳播種子方式使其以母株為擴(kuò)散中心;動(dòng)物的社會(huì)行為(個(gè)體間相互吸引)使其結(jié)合成群。的社會(huì)行為(個(gè)體間相互吸引)使其結(jié)合成群。 空間格局最常用的檢驗(yàn)指標(biāo)是方差空間格局最常用的檢驗(yàn)指

39、標(biāo)是方差/平均數(shù),平均數(shù),即即s2/m。 當(dāng)當(dāng)s2/m=0,均勻分布;,均勻分布; s2/m=1,隨機(jī)分,隨機(jī)分布;布; s2/m顯著地顯著地1,成群分布。,成群分布。 種群空間格局(圖式)是種群的重要屬性之種群空間格局(圖式)是種群的重要屬性之一,由物種的生物學(xué)特性和生境條件所決定,受一,由物種的生物學(xué)特性和生境條件所決定,受環(huán)境的同質(zhì)性或異質(zhì)性影響;也是實(shí)驗(yàn)生態(tài)學(xué)中環(huán)境的同質(zhì)性或異質(zhì)性影響;也是實(shí)驗(yàn)生態(tài)學(xué)中的抽樣技術(shù)的理論基礎(chǔ)。的抽樣技術(shù)的理論基礎(chǔ)。 種群空間格局的研究是靜態(tài)研究,比較適用種群空間格局的研究是靜態(tài)研究,比較適用于植物、定居或不大活動(dòng)的動(dòng)物,也適用于測(cè)量于植物、定居或不大活動(dòng)

40、的動(dòng)物,也適用于測(cè)量鼠穴、鳥巢等棲居地的空間分布。鼠穴、鳥巢等棲居地的空間分布。第二節(jié)第二節(jié) 種群的動(dòng)態(tài)及種群調(diào)節(jié)種群的動(dòng)態(tài)及種群調(diào)節(jié)一、種群的增長(zhǎng)模型一、種群的增長(zhǎng)模型(一)、重要參數(shù)(一)、重要參數(shù) 世代凈增殖率(世代凈增殖率(R0) ( net reproductive rate) :每個(gè)世:每個(gè)世代平均每個(gè)雌性個(gè)體出生的后代數(shù)。代平均每個(gè)雌性個(gè)體出生的后代數(shù)。 R0= lxmx lx為存活率,為存活率,mx為出生率。為出生率。 世代時(shí)間(世代時(shí)間(T)(generation time):種群中子代從母體):種群中子代從母體出生到子代再產(chǎn)子的平均時(shí)間。出生到子代再產(chǎn)子的平均時(shí)間。 T =

41、 x lxmx /R0 x為年齡。為年齡。 瞬時(shí)(自然)增長(zhǎng)率(瞬時(shí)(自然)增長(zhǎng)率(r) ( instantaneous rate of increase;per capita rate of increase) :?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)種群:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)種群增長(zhǎng)的百分比。增長(zhǎng)的百分比。 r = ln R0 / T 內(nèi)在(內(nèi)稟)增長(zhǎng)率內(nèi)在(內(nèi)稟)增長(zhǎng)率(rm) (intrinsic/ innate rate of increase):無(wú)限制的環(huán)境條件下(食物、空間、):無(wú)限制的環(huán)境條件下(食物、空間、環(huán)境因子及密度),種群的最大增長(zhǎng)率。它是物環(huán)境因子及密度),種群的最大增長(zhǎng)率。它是物種固有的,由遺傳特性決定

42、,作為種群的重要特種固有的,由遺傳特性決定,作為種群的重要特征值,是種群固定增長(zhǎng)能力的唯一指標(biāo),也是種征值,是種群固定增長(zhǎng)能力的唯一指標(biāo),也是種群生態(tài)數(shù)學(xué)模型研究中不可缺少的參數(shù)。群生態(tài)數(shù)學(xué)模型研究中不可缺少的參數(shù)。 rm r(環(huán)境阻力的度量)(環(huán)境阻力的度量)周限增長(zhǎng)率(周限增長(zhǎng)率( ) (finite rate of increase) :?jiǎn)挝唬簡(jiǎn)挝粫r(shí)間長(zhǎng)度前后(一定時(shí)期內(nèi),一年或一月),每時(shí)間長(zhǎng)度前后(一定時(shí)期內(nèi),一年或一月),每個(gè)雌體的平均增長(zhǎng)倍數(shù)。個(gè)雌體的平均增長(zhǎng)倍數(shù)。 = e r (二)、種群的增長(zhǎng)模型(二)、種群的增長(zhǎng)模型 種群動(dòng)態(tài)模型是理論生態(tài)學(xué)的主要內(nèi)容。模型的建立種群動(dòng)態(tài)模

43、型是理論生態(tài)學(xué)的主要內(nèi)容。模型的建立用于闡明自然種群動(dòng)態(tài)的規(guī)律及其調(diào)節(jié)機(jī)制。用于闡明自然種群動(dòng)態(tài)的規(guī)律及其調(diào)節(jié)機(jī)制。1 與密度無(wú)關(guān)的種群增長(zhǎng)模型(與密度無(wú)關(guān)的種群增長(zhǎng)模型(density-independent growth model)指數(shù)無(wú)限增長(zhǎng))指數(shù)無(wú)限增長(zhǎng) 非密度制約性增長(zhǎng)非密度制約性增長(zhǎng) 種群在種群在“無(wú)限無(wú)限”或近似無(wú)限(空間、食物等資源)的或近似無(wú)限(空間、食物等資源)的環(huán)境中,增長(zhǎng)率不隨密度而改變,種群增長(zhǎng)曲線環(huán)境中,增長(zhǎng)率不隨密度而改變,種群增長(zhǎng)曲線Nt t 呈呈“J”型。按世代是否重疊,分為兩類:型。按世代是否重疊,分為兩類:(1)種群離散增長(zhǎng)模型)種群離散增長(zhǎng)模型 (世代

44、分離)(世代分離) 用差分方程描述:用差分方程描述:Nt+1 = Nt 或或 Nt = N0 t式中,式中,N種群大小;種群大??;t時(shí)間;時(shí)間; 周限增長(zhǎng)率周限增長(zhǎng)率 1種群上升,種群上升, = 1種群穩(wěn)定,種群穩(wěn)定,0 0種群上升;種群上升; r=0種群穩(wěn)定;種群穩(wěn)定; r0種群下降。種群下降。 dN/dt = B D I E = bN dN = (b d) N = rN B、D、I、E、b、d 分別代表出生個(gè)體數(shù)、死亡個(gè)體數(shù)、分別代表出生個(gè)體數(shù)、死亡個(gè)體數(shù)、遷入個(gè)體數(shù)、遷出個(gè)體數(shù)、出生率、死亡率,遷入個(gè)體數(shù)、遷出個(gè)體數(shù)、出生率、死亡率,b-d增長(zhǎng)增長(zhǎng)率率(自自M.C.Molles,Jr,1

45、999)(自自M.C.Molles,Jr,1999)與密度有關(guān)的種群的增長(zhǎng)模型與密度有關(guān)的種群的增長(zhǎng)模型 種群增長(zhǎng)受食物、空間、其他資源和生物的限制種群增長(zhǎng)受食物、空間、其他資源和生物的限制阻滯阻滯增長(zhǎng)、密度制約性增長(zhǎng)增長(zhǎng)、密度制約性增長(zhǎng) 將環(huán)境容納量將環(huán)境容納量K引入連續(xù)增長(zhǎng)指數(shù)方程引入連續(xù)增長(zhǎng)指數(shù)方程 ,得,得Logistic equation邏輯斯諦方程(阻滯方程):邏輯斯諦方程(阻滯方程): dN/dt = rN(1-N/ K) Nt = K /(1+ea-rt ) 邏輯斯諦曲線分為邏輯斯諦曲線分為5個(gè)時(shí)期:個(gè)時(shí)期: 開始期,開始期,加速期,加速期,轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)折期(期( K /2),),

46、dN/dt 最大最大,減速期,減速期,飽和期(飽和期( K)。)。假設(shè):假設(shè): 有一個(gè)有一個(gè) (K),當(dāng),當(dāng)Nt = K 種群零增長(zhǎng);種群零增長(zhǎng); 增長(zhǎng)率隨密增長(zhǎng)率隨密度上升而降低的變化,是按比例的,每增加一個(gè)個(gè)體,就度上升而降低的變化,是按比例的,每增加一個(gè)個(gè)體,就產(chǎn)生產(chǎn)生1/ K的抑制影響。因此,種群增長(zhǎng)將不再是的抑制影響。因此,種群增長(zhǎng)將不再是“J”型,型,而是而是“S”型。型。 “S”型曲線有兩個(gè)特點(diǎn):型曲線有兩個(gè)特點(diǎn): 曲線漸進(jìn)于曲線漸進(jìn)于K值值(物種在特定環(huán)境中的平衡密度);(物種在特定環(huán)境中的平衡密度); 曲線上升是平滑的。曲線上升是平滑的。 修正項(xiàng)修正項(xiàng)1-N/ K剩余空間、剩

47、余空間、邏輯斯諦系數(shù),其生邏輯斯諦系數(shù),其生物學(xué)含義是隨著種群數(shù)量增大,環(huán)境容納量當(dāng)中種群物學(xué)含義是隨著種群數(shù)量增大,環(huán)境容納量當(dāng)中種群尚未利用的尚未利用的剩余空間,也是環(huán)境壓力的度量,對(duì)種群剩余空間,也是環(huán)境壓力的度量,對(duì)種群數(shù)量變化有數(shù)量變化有 一種制動(dòng)作用,使種群數(shù)量總是趨向于一種制動(dòng)作用,使種群數(shù)量總是趨向于環(huán)境負(fù)荷量。環(huán)境負(fù)荷量。意義意義:是種間競(jìng)爭(zhēng):是種間競(jìng)爭(zhēng)Lotka-Volterra模型的基礎(chǔ)模型的基礎(chǔ);漁撈、;漁撈、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等實(shí)踐中,確定最大持續(xù)產(chǎn)量的主要模型;農(nóng)業(yè)、林業(yè)等實(shí)踐中,確定最大持續(xù)產(chǎn)量的主要模型;兩個(gè)重要參數(shù)兩個(gè)重要參數(shù)r 、K已成為生物進(jìn)化對(duì)策理論中的重已成為

48、生物進(jìn)化對(duì)策理論中的重要概念。要概念。K邏輯斯諦增長(zhǎng)邏輯斯諦增長(zhǎng)指數(shù)增長(zhǎng)指數(shù)增長(zhǎng)指數(shù)增長(zhǎng)與邏輯斯諦增長(zhǎng)之間的差異指數(shù)增長(zhǎng)與邏輯斯諦增長(zhǎng)之間的差異1 N /KtNt二、自然種群的數(shù)量變動(dòng)二、自然種群的數(shù)量變動(dòng)(一)、種群增長(zhǎng)(一)、種群增長(zhǎng) 自然種群數(shù)量變動(dòng)中,自然種群數(shù)量變動(dòng)中, “J”型和型和“S”型增長(zhǎng)均可型增長(zhǎng)均可以見到,常表現(xiàn)為兩類增長(zhǎng)型之間的中間過渡型。以見到,常表現(xiàn)為兩類增長(zhǎng)型之間的中間過渡型。(二)、周期性波動(dòng)(二)、周期性波動(dòng) (季節(jié)消長(zhǎng))(季節(jié)消長(zhǎng)) 自然種群數(shù)量變動(dòng),要區(qū)別年內(nèi)(季節(jié)消長(zhǎng))和年自然種群數(shù)量變動(dòng),要區(qū)別年內(nèi)(季節(jié)消長(zhǎng))和年間變動(dòng)。如棉花害蟲棉盲椿各年的季節(jié)消長(zhǎng)

49、有不同表現(xiàn)間變動(dòng)。如棉花害蟲棉盲椿各年的季節(jié)消長(zhǎng)有不同表現(xiàn)(中峰型、雙峰型、前峰型、后峰型),隨氣候條件而(中峰型、雙峰型、前峰型、后峰型),隨氣候條件而變化。掌握氣象數(shù)據(jù)是預(yù)報(bào)棉盲椿季節(jié)消長(zhǎng)和防治的關(guān)變化。掌握氣象數(shù)據(jù)是預(yù)報(bào)棉盲椿季節(jié)消長(zhǎng)和防治的關(guān)鍵。溫帶湖泊的浮游植物硅藻每年有春秋兩次密度高峰鍵。溫帶湖泊的浮游植物硅藻每年有春秋兩次密度高峰“開花開花”,這種典型的季節(jié)消長(zhǎng)也會(huì)受到氣候異常和人,這種典型的季節(jié)消長(zhǎng)也會(huì)受到氣候異常和人為污染而有所改變。掌握其消長(zhǎng)規(guī)律,是水體富營(yíng)養(yǎng)化為污染而有所改變。掌握其消長(zhǎng)規(guī)律,是水體富營(yíng)養(yǎng)化預(yù)測(cè)和防治所必須的。預(yù)測(cè)和防治所必須的。(三)、周期性波動(dòng)(三)、

50、周期性波動(dòng) (年波動(dòng))(年波動(dòng)) 經(jīng)典的例子為旅鼠、北極狐的經(jīng)典的例子為旅鼠、北極狐的3-4年周期和美年周期和美洲兔、加拿大猞猁的洲兔、加拿大猞猁的9-10年周期。前蘇聯(lián)遠(yuǎn)東阿穆年周期。前蘇聯(lián)遠(yuǎn)東阿穆爾地區(qū)森林腦炎發(fā)病率有爾地區(qū)森林腦炎發(fā)病率有3年的周期(鼠年的周期(鼠革蜱革蜱腦炎病毒),鼠種群動(dòng)態(tài)成為森林腦炎流行病預(yù)腦炎病毒),鼠種群動(dòng)態(tài)成為森林腦炎流行病預(yù)測(cè)的重要指標(biāo)之一。黑龍江伊春林區(qū)紅松結(jié)實(shí)測(cè)的重要指標(biāo)之一。黑龍江伊春林區(qū)紅松結(jié)實(shí)小型鼠類小型鼠類黃鼬也有黃鼬也有3-4年的周期年的周期。(四)、不規(guī)則波動(dòng)(四)、不規(guī)則波動(dòng) 東亞飛蝗的大發(fā)生沒有周期性現(xiàn)象。干旱是東亞飛蝗的大發(fā)生沒有周期性

51、現(xiàn)象。干旱是大發(fā)生的原因;而且旱澇災(zāi)害與大發(fā)生的關(guān)系因大發(fā)生的原因;而且旱澇災(zāi)害與大發(fā)生的關(guān)系因地而異。地而異。(五)、種群的暴發(fā)(五)、種群的暴發(fā) 具不規(guī)則或周期性波動(dòng)的生物都可能出現(xiàn)種群的暴發(fā)。最聞具不規(guī)則或周期性波動(dòng)的生物都可能出現(xiàn)種群的暴發(fā)。最聞名的暴發(fā)見于害蟲和害鼠。如:蝗災(zāi)、鼠災(zāi)名的暴發(fā)見于害蟲和害鼠。如:蝗災(zāi)、鼠災(zāi) 赤潮赤潮:水中一些浮游生物暴發(fā)性增殖引起水色異常的現(xiàn)象,:水中一些浮游生物暴發(fā)性增殖引起水色異常的現(xiàn)象,主要發(fā)生在近海,又稱紅潮。它是由于有機(jī)污染,即水中氮、磷主要發(fā)生在近海,又稱紅潮。它是由于有機(jī)污染,即水中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物過多形成富營(yíng)養(yǎng)化所致。主要危害:藻類死體的分

52、解,等營(yíng)養(yǎng)物過多形成富營(yíng)養(yǎng)化所致。主要危害:藻類死體的分解,大量消耗水中的溶解氧,使魚貝等窒息而死;有些赤潮生物產(chǎn)生大量消耗水中的溶解氧,使魚貝等窒息而死;有些赤潮生物產(chǎn)生毒素,殺害魚貝。毒素,殺害魚貝。 水生植物暴發(fā)造成危害,如:槐葉萍原產(chǎn)巴西,在澳洲暴發(fā)水生植物暴發(fā)造成危害,如:槐葉萍原產(chǎn)巴西,在澳洲暴發(fā)造成危害。造成危害。(六)、種群平衡(六)、種群平衡 種群較長(zhǎng)時(shí)間地維持在幾乎同一水平上。大型有蹄類、食肉種群較長(zhǎng)時(shí)間地維持在幾乎同一水平上。大型有蹄類、食肉類、蝙蝠類動(dòng)物,多數(shù)一年只產(chǎn)一仔,壽命長(zhǎng),種群數(shù)量一般很類、蝙蝠類動(dòng)物,多數(shù)一年只產(chǎn)一仔,壽命長(zhǎng),種群數(shù)量一般很穩(wěn)定。有些學(xué)者強(qiáng)調(diào)種

53、群的平衡和穩(wěn)定性,認(rèn)為各個(gè)種群一般均穩(wěn)定。有些學(xué)者強(qiáng)調(diào)種群的平衡和穩(wěn)定性,認(rèn)為各個(gè)種群一般均有一平均密度和平衡水平,當(dāng)種群數(shù)量偏離此水平時(shí),種群就有有一平均密度和平衡水平,當(dāng)種群數(shù)量偏離此水平時(shí),種群就有重新返回原有水平的傾向,即使具有劇烈數(shù)量波動(dòng)特點(diǎn)的種類,重新返回原有水平的傾向,即使具有劇烈數(shù)量波動(dòng)特點(diǎn)的種類,其種群的周期性也可看作是一種穩(wěn)定性。其種群的周期性也可看作是一種穩(wěn)定性。(七)、種群的衰落和滅亡(七)、種群的衰落和滅亡 當(dāng)種群長(zhǎng)久處于不利條件下(人類過度捕獵或當(dāng)種群長(zhǎng)久處于不利條件下(人類過度捕獵或棲息地被破壞),其數(shù)量會(huì)出現(xiàn)持久性下降,即種棲息地被破壞),其數(shù)量會(huì)出現(xiàn)持久性下降

54、,即種群衰落,甚至滅亡。個(gè)體大、出生率低、生長(zhǎng)慢、群衰落,甚至滅亡。個(gè)體大、出生率低、生長(zhǎng)慢、成熟晚的生物,最易出現(xiàn)這種情況。如:鯨魚、海成熟晚的生物,最易出現(xiàn)這種情況。如:鯨魚、海豚等種群衰落(過度捕撈)豚等種群衰落(過度捕撈)(八)、生態(tài)入侵(八)、生態(tài)入侵 (ecological invasion) 由于人們有意識(shí)或無(wú)意識(shí)地把某由于人們有意識(shí)或無(wú)意識(shí)地把某種生物帶入適種生物帶入適宜其棲息和繁衍的地區(qū),種群不斷擴(kuò)大,分布區(qū)逐宜其棲息和繁衍的地區(qū),種群不斷擴(kuò)大,分布區(qū)逐步穩(wěn)定地?cái)U(kuò)展。如:歐洲穴兔引入澳大利亞、紫莖步穩(wěn)定地?cái)U(kuò)展。如:歐洲穴兔引入澳大利亞、紫莖澤蘭由墨西哥進(jìn)入我國(guó)云南。澤蘭由墨西

55、哥進(jìn)入我國(guó)云南。三、種群擴(kuò)散三、種群擴(kuò)散v種群擴(kuò)散(種群擴(kuò)散(dispersal)擴(kuò)散是種群動(dòng)態(tài)的一個(gè))擴(kuò)散是種群動(dòng)態(tài)的一個(gè)重要方面,通過擴(kuò)散作用可以使種群的個(gè)體遷重要方面,通過擴(kuò)散作用可以使種群的個(gè)體遷出和遷入,從而增加或降低當(dāng)?shù)胤N群的密度。出和遷入,從而增加或降低當(dāng)?shù)胤N群的密度。v種群的擴(kuò)散途徑:風(fēng)、水、動(dòng)物等。種群的擴(kuò)散途徑:風(fēng)、水、動(dòng)物等。v種群擴(kuò)散的原因:集群和擴(kuò)散性;氣候變化分種群擴(kuò)散的原因:集群和擴(kuò)散性;氣候變化分布區(qū)擴(kuò)大;食物資源變化;河流和洋流的作用;布區(qū)擴(kuò)大;食物資源變化;河流和洋流的作用;人為因素等。人為因素等。v種群擴(kuò)散的意義:減少種群壓力,擴(kuò)大分布區(qū),種群擴(kuò)散的意義:

56、減少種群壓力,擴(kuò)大分布區(qū),形成新種。形成新種。(自自M.C.Molles,Jr,1999) 四、通過種群動(dòng)態(tài)(四、通過種群動(dòng)態(tài)(r)評(píng)估污染物的影響)評(píng)估污染物的影響 同化的能量呼吸作用的能量分泌活動(dòng)的能量同化的能量呼吸作用的能量分泌活動(dòng)的能量 生殖活動(dòng)的能量生殖活動(dòng)的能量 處于有毒環(huán)境的生物,常導(dǎo)致生理緊張,呼吸的能量增處于有毒環(huán)境的生物,常導(dǎo)致生理緊張,呼吸的能量增加,用于排出毒素、解毒、修復(fù)毒素傷害的細(xì)胞。呼吸能加,用于排出毒素、解毒、修復(fù)毒素傷害的細(xì)胞。呼吸能量的增加,減少了用于生長(zhǎng)和繁殖的能量。量的增加,減少了用于生長(zhǎng)和繁殖的能量。種群的種群的瞬時(shí)增長(zhǎng)率瞬時(shí)增長(zhǎng)率(rlnR0/T)證

57、明是最有代表性的種群特征,證明是最有代表性的種群特征,可用于作為種群對(duì)潛在污染物響應(yīng)的指標(biāo)??捎糜谧鳛榉N群對(duì)潛在污染物響應(yīng)的指標(biāo)。有機(jī)體對(duì)環(huán)境的響應(yīng)存在差異,稱可變性有機(jī)體對(duì)環(huán)境的響應(yīng)存在差異,稱可變性(variability),如,如在有毒環(huán)境中,幾個(gè)種群的瞬時(shí)增長(zhǎng)率存在差異。這些差在有毒環(huán)境中,幾個(gè)種群的瞬時(shí)增長(zhǎng)率存在差異。這些差異異是由種群遺傳差別、毒素濃度(環(huán)境)差別、種群遺傳是由種群遺傳差別、毒素濃度(環(huán)境)差別、種群遺傳和環(huán)境相互作用引起的,以及一些誤差無(wú)法解釋的冗余差和環(huán)境相互作用引起的,以及一些誤差無(wú)法解釋的冗余差異。實(shí)驗(yàn)表明,用異。實(shí)驗(yàn)表明,用r作為指標(biāo)測(cè)得的不同的基因型對(duì)污染物作為指標(biāo)測(cè)得的不同的基因型對(duì)污染物的響應(yīng)較穩(wěn)定,而環(huán)境因素引起的變異超過不同基因型引的響應(yīng)較穩(wěn)定,而環(huán)境因素引起的變異超過不同基因型引起的差異。起的差異。 五、種群調(diào)節(jié)(五、種群調(diào)節(jié)(種群的動(dòng)態(tài)機(jī)制)種群的動(dòng)態(tài)機(jī)制)v種群數(shù)量受天氣的強(qiáng)烈影響種群數(shù)量受天氣的

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