生物種群市公開課獲獎?wù)n件

1、第三章 生物種群第三章 生物種群第1頁第1頁第一節(jié) 種群動態(tài)第二節(jié) 種群空間結(jié)構(gòu)第三節(jié) 種群調(diào)整第四節(jié) 種群生活史第五節(jié) 種內(nèi)和種間關(guān)系 第2頁第2頁教學(xué)基本目與要求：1、掌握種群幾何級數(shù)增長；種群指數(shù)增長和邏輯斯諦增長；種群波動原因；種群波動調(diào)整。 2、純熟掌握種群概念及基本特性，種群數(shù)量動態(tài)，種群進(jìn)化與生態(tài)對策，種群關(guān)系基本類型。3、理解種群空間動態(tài)。 第3頁第3頁種群概念 種群 (population)是在同一時期內(nèi)占有一定空間同種生物個體集合。A group of organisms of the same species that live in the same geographi

2、cal area at the same time第4頁第4頁單體生物：個體由一個受精卵直接發(fā)育而來，其形態(tài)和發(fā)育能夠預(yù)測。構(gòu)件生物：一個合子發(fā)育成一套構(gòu)件構(gòu)成個體。單體生物“魚”和構(gòu)件生物“海葵”第5頁第5頁第一節(jié) 種群動態(tài)1、Density：是指單位面積或體積內(nèi)某個生物種個體數(shù)量。種群密度=種群個體數(shù)量 空間大?。娣e或體積）一、種群密度測定粗密度 crude density：單位總空間內(nèi)個體數(shù)。生態(tài)密度 ecological density：單位棲息空間（種群實際所占有有效空間）內(nèi)個體數(shù)；如一片面積為10ha馬尾松林，林木總株數(shù)為30000株，但其中有2ha面積為裸露巖石，2 ha水域面

3、積。因此，實際分布有馬尾松林面積只有6 ha。則該馬尾松林粗密度為3000株/ha、生態(tài)密度為5000株/ ha。第6頁第6頁2、種群密度調(diào)查辦法：(1)分布范圍小，個體較大種群：逐一計數(shù)(2)分布范圍大，個體較小種群：估算(取樣調(diào)查)不運動或活動范圍小生物：活動能力強(qiáng)，活動范圍大動物：樣辦法標(biāo)識重捕法第7頁第7頁取樣辦法：五點取樣法等距取樣法（隨機(jī)取樣，不要摻入主觀原因。）第8頁第8頁關(guān)于標(biāo)志重捕法計算在某池塘中，第一次捕獲鯽魚100條，做上標(biāo)識后放回，第二次捕獲鯽魚90條，其中有標(biāo)識25條。請估算這個池塘中共有鯽魚多少條？一次標(biāo)識、一次重捕-林可指數(shù)法N：M=n：mN：該地段所有個體數(shù)M：

4、標(biāo)志數(shù)n：再捕個體數(shù)m：再捕中標(biāo)志數(shù)N=mMxnN=MxnmN=Mxn第9頁第9頁1、出生率 natality指單位時間內(nèi)種群出生個體數(shù)與種群個體總數(shù)比值。最大出生率 生理出生率 特定種群-常數(shù)實際出生率 生態(tài)出生率 二、種群統(tǒng)計學(xué)種群出生率高下，主要取決于該動物下列特點：(1) 性成熟速度 (2) 每次產(chǎn)仔數(shù)目 (3) 每年繁殖次數(shù) 另外，動物胚胎期、孵化期和繁殖年齡長短等都會影響種群出生率。第10頁第10頁南美禿鷲動物尸體是它們主要食物，包括各種魚類。它們每隔一年到3000米高高山上去繁殖一次，每次生下兩個白顏色大蛋，有10厘米那么長。 第11頁第11頁求老鼠年子孫量公式 （16n+66n

5、2+56n3+n4）2 一對老鼠一年內(nèi)可繁殖多少后代？ 3個月22天6.5只老鼠能夠達(dá)到每年5代同堂。即母、子、孫、曾孫、重孫代。 4470只 第12頁第12頁死亡率 mortality指單位時間內(nèi)種群死亡個體數(shù)與種群個體總數(shù)比值。最低死亡率 生理死亡率 生理壽命 實際死亡率 生態(tài)死亡率 生態(tài)壽命 第13頁第13頁2、種群年紀(jì)結(jié)構(gòu) age structure 某一個群中，含有不同年紀(jì)級個體生物數(shù)目與種群個體總數(shù)百分比。 Populations can be characterized by the number of individuals in each age group. For exa

6、mpleage structure for our class 1. 繁殖前期 2. 繁殖期 3. 繁殖后期 種群個體可分為三個生態(tài)時期： 第14頁第14頁第15頁第15頁第16頁第16頁第17頁第17頁Which is likely to be growing fastest: A or B?Why?第18頁第18頁種群性別結(jié)構(gòu)性比-種群中雄性：雌性性別百分比失調(diào)出生率種群密度影響影響第19頁第19頁3、生命表 (life table) 把觀測到種群中不同年紀(jì)個體存活數(shù)和死亡數(shù)編制成表，稱為生命表。 它反應(yīng)了種群發(fā)展過程中從出生到死亡動態(tài)改變動態(tài)生命表（同生群生命表、特定年齡生命表）是依據(jù)觀

7、測一群同一時間出生生物死亡或存活過程而取得數(shù)據(jù)來編制生命表。靜態(tài)生命表（特定期間生命表 ）是依據(jù)某一特定期間對種群作年齡結(jié)構(gòu)調(diào)查資料而編制生命表。在種群統(tǒng)計學(xué)中常把同一時間出生生物稱為同生群。第20頁第20頁第21頁第21頁 靜態(tài)生命表（static life table）是依據(jù)某一特定期間，對種群作年齡分布調(diào)查結(jié)果而編制，因此又稱為特定期間生命表 。1960 1961 1962 1500 510 490 2290 300 310 3190 205 200 第22頁第22頁ex：本年齡組開始時存活個體平均生命盼望，即ex = Tx / nxqx：本年齡組死亡率，即從年齡x到年齡x+1期間死亡率

8、，q x= dx / nx。x：年齡、年齡組或發(fā)育階段。nx：本年齡組開始時存活個體數(shù)。第23頁第23頁第24頁第24頁存活曲線第25頁第25頁三、種群增長模型1、種群幾何級數(shù)增長（geometric growth） 假定：空間、食物無限 世代不相重疊； 沒有遷入和遷出； 不具年齡結(jié)構(gòu) N0 10 N1N0 10220 N2N120240 N3N240280 Nt+1 =Nt 或 Nt = N0t ：種群周限增長率（reproductive rate）第26頁第26頁第27頁第27頁 即： N t N0ert N、t定義如前，e為自然對數(shù)底，r為種群瞬時增長率。dNdt rN 圖4.5 種群指

9、數(shù)生長曲線 （引自Emmel 1976） 指數(shù)生長 dNdt rN 趨于無限 個體數(shù)（N） 時間（t） 2、種群指數(shù)增長（exponential growth） 假定：空間、食物無限 世代重疊；種群增長是連續(xù) 沒有遷入和遷出； 具年齡結(jié)構(gòu) 第28頁第28頁內(nèi)稟增長率與周限增長率關(guān)系種群瞬時增長率（r）與周限增長率（）之間關(guān)系式為： r = ln = er 自然種群只有在食物豐盛、沒有擁擠現(xiàn)象、沒有天敵等等條件下才干表現(xiàn)出短時間指數(shù)式增長。 短時間內(nèi)一些生物（細(xì)菌、浮游植物等）在短時間內(nèi)可出現(xiàn)指數(shù)增長，人類在最初也是如此。 第29頁第29頁3、種群在有限環(huán)境中邏輯斯諦增長 設(shè)想有一個環(huán)境條件所允

10、許最大種群值，此最大值稱為環(huán)境容納量或環(huán)境負(fù)荷量，通慣用K表示。密度對種群增長率影響是簡樸，即種群中每增長一個個體，對種群增長力減少就產(chǎn)生1/K影響。種群密度增長對其增長率減少作用是馬上發(fā)生，無時滯。種群中個體具年齡結(jié)構(gòu)，無遷移現(xiàn)象。第30頁第30頁 直線方程：整理得：第31頁第31頁S 型增長曲線常被劃分為5個時期：（1）開始期 也可稱為潛伏期，此期內(nèi)種群個體很少，密度增長緩慢，這是由于種群數(shù)量在開始增長時基數(shù)還很低。（2）加速期（3）轉(zhuǎn)折期（4）減速期（5）飽和期 種群密度達(dá)到環(huán)境容納量，數(shù)量飽和。第32頁第32頁邏輯斯諦增長模型主要意義是：它是許多兩個互相作用種群增長模型基礎(chǔ)在農(nóng)業(yè)、林業(yè)

11、、漁業(yè)等實踐領(lǐng)域中，它是擬定最大連續(xù)產(chǎn)量（MSY）主要模型模型中參數(shù)r和K已成為生物進(jìn)化對策理論中主要概念第33頁第33頁自然反應(yīng)時間（ TR）瞬時增長率r倒數(shù)，TR =1/r, TR是度量種群在受干擾后返回平衡時間長短一個有用指標(biāo)。TR值越小，表示種群在受到干擾后，返回平衡所需要時間越短。TR值越大，則種群受干擾后返回到平衡自然反應(yīng)時間就越長。第34頁第34頁（1） 試驗種群研究 在0.5ml培養(yǎng)液中放置5個大草履蟲環(huán)境條件下，最大種群數(shù)量是375個，即K =375。當(dāng)以邏輯斯諦方程擬合時，種群增長率r = 2.309。4、 試驗種群和野外種群證據(jù)第35頁第35頁（2） 野外種群研究第36頁

12、第36頁第37頁第37頁四、自然種群數(shù)量變動第38頁第38頁 1. 種群平衡 種群平衡是指種群數(shù)量較長時間地維持在同一水平上。 從理論上講，種群增長到一定程度，數(shù)量達(dá)到K值之后，種群數(shù)量會保持穩(wěn)定，如大多數(shù)有蹄類和食肉類動物。但事實上大多數(shù)種群數(shù)量不會長時間保持不變，穩(wěn)定是相對，種群平衡是一種動態(tài)平衡。第39頁第39頁 2. 季節(jié)消長 普通含有生殖季節(jié)種類，種群最高數(shù)量通常是在一年中最后一次繁殖之末，之后繁殖停止，種群因只有死亡而數(shù)量下降，直到下一年繁殖開始，這時是數(shù)量最低時期。第40頁第40頁3. 規(guī)則或不規(guī)則性波動 （1）種群數(shù)量規(guī)則性波動北美美洲兔和猞猁種群數(shù)量年變動第41頁第41頁（2

13、）種群數(shù)量不規(guī)則波動洪澤湖區(qū)東亞飛蝗種群數(shù)量動態(tài)第42頁第42頁 4. 種群衰落及其原因 當(dāng)種群長期地處于不利環(huán)境條件下，或在人類過度捕獵，或棲息地被破壞情況下，其種群數(shù)量可出現(xiàn)持久下降，即種群衰落。如鯨、白暨豚、大熊貓原因：（1）種群密度過低，由于難以找到配偶而使繁殖機(jī)率減少；近親繁殖，使后代體質(zhì)變?nèi)?，死亡率增長。（2）生物棲息環(huán)境改變，如森林砍伐，草原荒漠化，農(nóng)田大量開墾，都市化加劇，工業(yè)、交通運送業(yè)發(fā)展等。（3）植物減少和消失則是動物種群衰落和滅亡主要原因。第43頁第43頁5、生態(tài)入侵一些生物由于人類故意識或無意識地帶入某一適宜于其生存和繁衍地域，它種群數(shù)量便不斷地增長，分布區(qū)便會逐步穩(wěn)

14、定擴(kuò)展，這種過程叫做生態(tài)入侵。岡比亞按蚊（ 1929年）由非洲到達(dá)南美巴西。麝鼠（19）由北美引入歐洲 。第44頁第44頁第二節(jié) 種群空間結(jié)構(gòu) 種群內(nèi)個體在生存空間分布方式或配備特點，稱為種群空間分布格局(spatial pattern)或內(nèi)分布型(internal distribution pattern)。 它是由種群生物學(xué)特性，種內(nèi)、種間關(guān)系和環(huán)境原因綜合影響所決定。 隨機(jī)型 (random)均勻型 (uniform)集群(成群)型(aggregated)第45頁第45頁1、隨機(jī)分布 每一個個體在種群領(lǐng)域中各個點上出現(xiàn)機(jī)會是相等，并且某一個體存在不影響其它個體分布。第46頁第46頁2、

15、均勻分布 種群內(nèi)個體在空間上是等距離分布形式。均勻分布是由于種群內(nèi)個體間競爭所引起。第47頁第47頁3、集群分布 種群內(nèi)個體在空間分布極不均勻，常成群、成簇、成塊或呈斑點狀密集分布，這種分布格局即為集群分布，也叫成群分布和聚群分布。集群分布是自然界最常見內(nèi)分布型。 第48頁第48頁第49頁第49頁含有保護(hù)作用；利于繁殖； 增長個體間基因交流，豐富遺傳多樣性；有益種內(nèi)競爭。 加劇種內(nèi)競爭； 造成環(huán)境惡化；疾病傳播； 個體間互相干預(yù)。 不利有利集群分布第50頁第50頁第51頁第51頁第三節(jié)、種群調(diào)整 密度 10 50 100 500 1000 5000 10000 死亡數(shù) 5 25 50 250

16、500 2500 5000 死亡率 % 50 50 50 50 50 50 50 死亡數(shù) 0 1 10 400 900 4900 9950 死亡率% 0 2 10 80 90 98 99.3 1密度制約與非密度制約第52頁第52頁死亡率 % 1. b 0 50 2. b = 0 100 種群密度 10000 y x第53頁第53頁2、氣候原因3、種間原因是指捕食、寄生和種間競爭等因子對種群密度制約過程。 4、食物原因捕食和被食、寄生生物和宿主、草食動物和植物都與食物有密切聯(lián)系。5、種內(nèi)調(diào)整表格中哪種是密度制約，哪種是非密度制約？第54頁第54頁圖4-13第55頁第55頁第四節(jié)、種群生活史 一、

17、概述生活史個體大小生長發(fā)育速度繁殖擴(kuò)散第56頁第56頁二、繁殖成效1、繁殖價值2、親本投資3、繁殖成本三、繁殖格局四、繁殖策略第57頁第57頁生態(tài)對策（ecological strategy）是指生物在進(jìn)化過程中，在繁殖和競爭等方面朝著不同方向、適應(yīng)不同棲息生境對策。生物在自然選擇中總是面臨著兩種相反可供選擇進(jìn)化對策：即r對策（或r選擇）和K對策（或K選擇）。第58頁第58頁r對策生物個體小，壽命短，存活率低，但增殖率高(r)，含有較大擴(kuò)散能力，適應(yīng)于各種棲息環(huán)境，種群數(shù)量常出現(xiàn)大起大落突發(fā)性波動。屬于r對策生物稱r對策者，昆蟲、細(xì)菌、藻類等屬于r對策生物。第59頁第59頁K對策生物個體較大，

18、壽命長，存活率高，適應(yīng)于穩(wěn)定棲息生境，不具較大擴(kuò)散能力，但含有較強(qiáng)競爭能力，種群密度較穩(wěn)定，常保持在K水平。屬于K對策生物稱為K對策者。通常脊椎動物和種子植物屬于K對策生物。第60頁第60頁r選擇和K選擇典型特性第61頁第61頁屬于K對策生物即使種間競爭能力較強(qiáng)，但r值低，遭受激烈變動或死亡后，返回平衡水平自然反應(yīng)時間（1r）較長，容易走向滅絕。因此，對屬于K對策生物資源，應(yīng)注重其積極保護(hù)工作。 屬于r對策生物，雖競爭能力弱，但r值高，返回平衡水平反應(yīng)時間較短，滅絕危險性較小。同時由于含有較強(qiáng)擴(kuò)散遷移能力，當(dāng)種群密度大或生境惡化時，能夠離開原有生境，在別地方建立新種群。這種高死亡率、廣運動性和

19、連續(xù)面臨新局面特性，使新基因取得較多發(fā)展機(jī)會。 第62頁第62頁作用類型物種1物種2互相作用普通特性 中性作用00彼此都不受影響競爭直接干涉型-直接互相克制資源利用型-資源缺乏時間接克制 偏害作用-01受克制，2不受影響寄生作用+-1寄生者得利，2獵物受克制捕食作用+-1捕食者得利，2獵物受克制偏利共生+01共棲者得利，2宿主不受影響原始合作+1、2都有利，不發(fā)生依賴關(guān)系互利共生+對雙方都有利，并彼此依賴兩個物種種群互相作用類型 第五節(jié) 種間和種內(nèi)關(guān)系第63頁第63頁(一)正互相作用 正互相作用可按其作用程度分為互利共生、偏利共生和原始協(xié)作三種類型。 指種間互相作用僅對一方有利，對另一方無影響

20、共生關(guān)系。兩物種長期共同生活在一起，彼此互相依存，雙方贏利，并且達(dá)到了不能分離程度。兩個物種互相作用，對雙方都沒有不利影響，或雙方都可取得微利，協(xié)作松散分離后雙方均能獨立生活?；ダ采采紖f(xié)作第64頁第64頁第65頁第65頁第66頁第66頁鐮嘴和刀嘴蜂鳥 第67頁第67頁合作 在熱帶地域，蘭花通常以樹干作支撐魚以?？骱亲o(hù)場合偏 利 作 用第68頁第68頁負(fù)互相作用包括競爭、捕食和寄生等。種群增長率減少。從生態(tài)角度看，負(fù)互相作用能增長自然選擇能力，有助于新適應(yīng)性狀發(fā)展。 （二）負(fù)互相作用第69頁第69頁種間競爭兩個或更多物種個體之間競爭稱為種間競爭。一是一個物種完全擠掉另一物種;生態(tài)分離競爭（competit