第三章 種群及其基本特征

第三章種群及其基本特征1、Population種群不是個體的簡單疊加，通過種內(nèi)關(guān)系組成的一個有機統(tǒng)一整體；一定空間具有自我調(diào)節(jié)能力，通過自我調(diào)節(jié)，使其生態(tài)系統(tǒng)維持自身穩(wěn)定性。群體具空，同種個有信息遺傳、行為適應(yīng)、數(shù)量反饋功能；體的組合。種群不僅是自然界物種存在、物種進化、物種關(guān)系的基本單位，也是生物群【雜交、一落、生態(tài)系統(tǒng)的基本組成單位，是生物資源保護、利用和有害生命管理的具定結(jié)構(gòu)、遺體對象；傳性】既可以作為抽象概念，也可以作為具體存在的客觀實體在實際研究中應(yīng)用。2、種群生物學(xué)種群的結(jié)構(gòu)、形成、發(fā)展和運動變化過程規(guī)律的科學(xué)，主要組成部分是種群遺傳學(xué)和種群生態(tài)學(xué)。種群生態(tài)學(xué)種群內(nèi)各成員之間、它們與其他種群成員之間、以及它們與周圍環(huán)境中的生物和非生物因素之間的相互關(guān)系。3、種群動態(tài)是種群生態(tài)學(xué)研究的核心種群數(shù)量時間空間變化規(guī)律種群調(diào)節(jié)機制有多少？數(shù)量和密度哪里多，哪里少？種群的分布怎樣變化？數(shù)量變化、擴散遷移為什么這么變？研究方法野外觀察、實驗研究和數(shù)模研究意義1） 確定合理利用漁業(yè)和野生動植物保護管理中的收獲量；2） 改進草場放牧制度、放牧強度、和林場砍伐制度；3） 制定保護瀕危生物、防止滅絕；4） 提出農(nóng)牧醫(yī)藥蟲鼠草害和人畜共患疾病的生態(tài)防治措施；4、密度不同物種的種群密度往往差異很大同一種群的種群密度在不同環(huán)境條件下也有差異密度是種群最基本的數(shù)量特征絕對密度Absolutedensity單位面積或空間的實體個教Totalcounimethod總數(shù)調(diào)查法某地段全部生活的生物數(shù)量。航空攝像調(diào)查。眼樣調(diào)查【計數(shù)一部分，估計種群整體J樣方法Quadratsmethod【植物】【活動范圍少的動物】在若十樣方中計數(shù)全部個體，以其平均數(shù)來估計種群整體。標(biāo)志重補法Mark-recapturemethod【動物】樣地上捕獲一部分個體進行標(biāo)志后釋放經(jīng)過一定期限重補。相對密度Relativedensity表示數(shù)量高低的相對指標(biāo)捕獲率、鼠洞數(shù)、遇見率、糞堆數(shù)、動物痕跡（動物留下的土丘、洞穴、巢、蛹）

說明樣方法：1） 樣方要有代表性；2） 隨機取樣，且取樣個體具有獨立性（被選取與其他個體無牽連）3） 樣方個數(shù)越多結(jié)果越準(zhǔn)確；4） 樣方面積視被調(diào)查植物類型而定。步驟：確定調(diào)查對象--確定樣方面積--選取樣方（隨機選?。疚妩c取樣法（非長方形）；等距取樣法（長方形）】--計數(shù)--計算種群密度。「1——2010:考了樣地的選擇？【群落章節(jié)還有相關(guān)知識】2009：何為樣地，選取的主要原則？標(biāo)志重補法：有兩點假設(shè)1） 標(biāo)記個體在整個調(diào)查群體中均勻分布；2） 調(diào)查期間種群穩(wěn)定，沒有遷入、遷出、出生、死亡。注意：1） 標(biāo)志要牢固，不易脫落；2） 不要太明顯，以防其被敵害捕食；3） 標(biāo)志本身無毒，不要對其本身有傷害。5、單體生物Unitaryorganism單體生物個體清楚，基本保持一致的體形，每個個體來源于一個受精卵。大多數(shù)動物屬單體生物【哺乳類、昆蟲等】構(gòu)件生物Modularorganism由合子發(fā)育成一套構(gòu)件，這些構(gòu)件組成個體。一般高等植物是構(gòu)件生物【水稻、浮萍、珊瑚、苔蘚】兩個層次：合子產(chǎn)生的個體數(shù)-相當(dāng)于單體生物的個體數(shù)；組成每個個體的構(gòu)件數(shù)研究植物種群動態(tài)，必須重視個體水平以下的構(gòu)件組成'種群”的意義?！局参锓N群與動物種群的重要區(qū)別】6、種群統(tǒng)計學(xué)--群體特征初級種群參數(shù)出生率natality【繁殖能力決定】生理出生率:種群在理想條件下所能達到的最大出生數(shù)量—最大出生率；生態(tài)出生率：一定時期內(nèi)，種群在特定條件下實際繁殖的個體數(shù)量、受生殖季節(jié)、一年生殖次數(shù)、一次產(chǎn)仔數(shù)量、妊娠長短和孵化期長短、以及環(huán)境條件、營養(yǎng)狀況和種群密度等因素影響，為實際出生率；死亡率mortality生理死亡率：最適條件下所有個體都因衰老而死，最小死亡率。生態(tài)死亡率：一定條件下，種群實際的死亡率。

遷入率遷出率次級種群參數(shù)性比Sexratio【繁殖潛力】第一性比：種群中雄性個體與雌性個體數(shù)目例第二性比：個體性成熟時的性比第三性比：充分成熟的個體性比同一年齡組中的雌雄個體數(shù)比；年齡錐體兩側(cè)的數(shù)量比例；不合理的性別比例，會造成出生率的下降，進而引起種群密度的下降。年齡分布Agedistribution【種群各年齡組的個體在種群內(nèi)的比例和配置情況，通常用年齡錐體agepyramid表示?！科逰看4年齡的三個恤幼年（尚無:殖能力）1成年侑生殖能力）老年俄妃1席能方）Increasing Stable Declining增長型 穩(wěn)定型 下降型f\史年個體數(shù) |~|成年個體敝 □Mb年陸個敏體現(xiàn)種群存活、繁殖的歷史，以及未來潛在的增長趨勢，研究種群的歷史，可以推測其未來趨勢?！臼┓视兄谑褂字Τ蔀閮?yōu)勢】7、生命表【了解種群動態(tài)】Lifetable種群統(tǒng)計的核心內(nèi)容之一。表示年齡組存活率的表?！灸挲g、年齡組、發(fā)育階段】Dynamiclifecycle動態(tài)生命表【藤壺】同生群生命表--根據(jù)大約同一時間出生的一組個體從出生到死亡的記錄編制的生命表。被調(diào)查個體經(jīng)歷了相同的環(huán)境條件，假定環(huán)境條件是不變的。容易算出內(nèi)稟增長率；詳實地反映生物體整個生活史的動態(tài)變化過程?？梢圆槊骱陀涗浰劳鲈?，可以分析出種群發(fā)育的薄弱環(huán)節(jié)，找出造成種群數(shù)量下降的關(guān)鍵因素。世代不重疊的生物。Staticlifetable靜態(tài)生命表特定時間生命表--根據(jù)某一特定時間對種群作一個年齡結(jié)構(gòu)調(diào)查，并根據(jù)調(diào)查結(jié)構(gòu)而編制的生命表。個體出生于不同年，經(jīng)歷了不同的環(huán)境條件。易看出種群的生存對策和生殖對策。適用于世代重疊的生物。Complexlifetable綜合生命表包括了出生率的生命表。Mx---生育力表：各年齡段出生力，每雌產(chǎn)仔率；Kx-致死壓力：lgI-lgl=lg（n/n）;xx+1 xx+1R0凈生殖率：RO=2xmx

表2」一個暇設(shè)的生命表X改4X%T偵*110005501.000.5507251210L2124502500450,556325華5L0832001500.200J5D1251600.80450400.050.80030350.70510100.01L00D55050600.00X：按年齡或一定時間劃分的單位期限(如:日、周I心 二q、:從年齡X一年齡x+1期間的死亡率，常以100qx和1000q＞表示。qx=dx/nxLx：x—x+1期間的平均存活個體數(shù)或本年齡組的個體平均壽命和，Lx=(nx+nx+1)/2Tx:種群全部個體的平均壽命和e/x期開始時的平均生命期望值(平均余年),ex=Tx/nx只有％蟲是直接觀察值，其余參數(shù)為統(tǒng)計值。LX：假設(shè)在0期，有1000個個體，1齡時，有450個體，假設(shè)從0-1齡的時期中死亡個體數(shù)都處于該齡的中點。TX:齡期x及其以上各年齡級的個體存活總年數(shù)。生命期望--某個齡期的個體，平均還能活多長時間的估值?！酒骄嗄辍?、存活曲線以生命表中的年齡或年齡組為橫坐標(biāo)，以相應(yīng)于各年齡或年齡組的nx(存活數(shù)或其對數(shù)值)為縱坐標(biāo)作圖。存活數(shù)的對數(shù)以生命表中的年齡或年齡組為橫坐標(biāo)，以相應(yīng)于各年齡或年齡組的nx(存活數(shù)或其對數(shù)值)為縱坐標(biāo)作圖。存活數(shù)的對數(shù)存活曲線aI型存活曲線(typeIsurvivorship):幼體和中年個體的存活率相對高，老年個體的死亡率高。aII型存活曲線(typeHsurvivorship):各年齡段的死亡率恒定，曲線呈對角線型。ain型存活曲線(typemsurvivorship):一段極高的幼體死亡率時期之后，存活率相對高。9、增長率種群增長率內(nèi)稟增長率(rm)r=lnR0/TT為世代時間(generationtime)，它是指種群中指代從母體出生到子代再產(chǎn)了的平均時間，用生命表資料可以估計T的近似值。r和T對于計劃生育具有啟示作用，控制人口，應(yīng)減小R0值，增大T值。具有穩(wěn)定年齡結(jié)構(gòu)的種群，在食物不受限制、同種其他個體的密度維持在最適水平，在環(huán)境中沒有天敵，并在某一特定的溫度、濕度、光照和食物等的環(huán)境條件組配下，種群的最大瞬時增長率?？梢悦舾械胤磻?yīng)出環(huán)境的細微變化，是特定種群對于環(huán)境質(zhì)量反應(yīng)的一個優(yōu)良指標(biāo)，rm最大的環(huán)境條件為最適環(huán)境。；是自然現(xiàn)象的抽象，它能作為一個模型，可以與自然界觀察到的實際增長率進行比較。與密度無關(guān)的增長【非密度制約性增長；densityindependentgrowth]種群在“無限”環(huán)境中，假定環(huán)境中空間、食物等資源是無限的，種群增長率不隨種群本身密度而變化，這類增長通常呈指數(shù)式增長以內(nèi)稟增長率增長與密度無關(guān)的增長【非密度制約性增長；densityindependentgrowth]種群在“無限”環(huán)境中，假定環(huán)境中空間、食物等資源是無限的，種群增長率不隨種群本身密度而變化，這類增長通常呈指數(shù)式增長以內(nèi)稟增長率增長dN/dt=rN與密度有關(guān)的種群增長模型環(huán)境是有限的，個體數(shù)目不可能無限增長；K-環(huán)境容納量【max]；每增加一個個體，環(huán)境阻力增加1/K【利用了1/K的環(huán)境空間--剩余空間=1-N/K】，增長率隨密度的上升而降低，是按比例的?！冈鲩L率隨種群大小而變化的離散增長模型；增長率隨種群大小而變化的連續(xù)增長模型一』邏輯斯諦連續(xù)增長模型N-個體數(shù)量；t-間隔或世代的長度r-瞬時每員增長率種群離散增長模型【各個世代不重疊，一年生植物，一年生殖一次的昆蟲--差分方程】種群連續(xù)增長模型【世代重疊種群離散增長模型【各個世代不重疊，一年生植物，一年生殖一次的昆蟲--差分方程】種群連續(xù)增長模型【世代重疊--微分方程】瞄二人虬、為周期增長率入>1，增長，0〈入<1，下降，入=1，穩(wěn)定，入=0，下一代滅亡。指數(shù)增長，種群的增

長曲線為“J”型，又

稱“J”型增長。IA開始期■B正速朝|C料折期ID減速期IE飽花麹隨著資源的消耗，種群增長率變慢，并趨向停止，因此，自然種群常呈邏輯斯諦增長。體現(xiàn)在增長曲線上為“S”型。種群停止增長處的種群大小通常稱“環(huán)境容納量”或K，即環(huán)境能維持的特定種群的個體數(shù)量。種群增長可以用邏輯斯諦模型描述。減速期只是增長速度速度減少，數(shù)量還是UP種群增長量；dA//At^rN^-N/K）（微分式），Nt-"（1+砂*）（積分式）.式中參數(shù)a其值取決于N”表示曲線對原點的相對位置。r與K的生物學(xué)意義：r-潛在增值能力；K-環(huán)境容納量--平衡密度。1） 兩個相互作用種群增長模型的基礎(chǔ)；2） 它是漁業(yè)、林業(yè)、農(nóng)業(yè)等實踐領(lǐng)域中確定最大持續(xù)產(chǎn)量maximumsustainableyield的主要模型；3） 模型中的兩個參數(shù)K和r已成為生物進化對策理論中的重要概念。11、自然種群的數(shù)量變動種群增長J型和S型均可能出現(xiàn)，常表現(xiàn)為兩類增長型之間的過渡類型。條件好的時候J，條件不好S。季節(jié)消長【年內(nèi)變動】一般具有生殖季節(jié)性的種類，種群的最高數(shù)量通常落在一年中最后一次繁殖之末。以后繁殖停止，種群因只有死亡而下降，直至下一年繁殖開始，這時是數(shù)量最低的時期。掌握氣象數(shù)據(jù)是預(yù)報季節(jié)消長和預(yù)防害蟲的關(guān)鍵。jA BA/ 棉花害蟲棉盲蠟，孔］/、iq/y\ 各年季節(jié)消長有不同表現(xiàn)，隨氣候變化：TV,%--- 干旱年份：中鋒型，受害輕；中卜？中卜卜中（旬） 中下上中下上中下〈何〉5盟s, 氟g '澇年年份-雙峰型，受害嚴(yán)重；4A AA 先澇后旱，前鋒型，較重/先旱后'澇，后峰型，較重。678 °673中下上中下上中下（勺） 中下上中F上中下《*>掌握藻類的季節(jié)消長，對水體富營養(yǎng)化的預(yù)防和防治關(guān)鍵。■ .Chhrcp財a.PlueoplvU■RhodophytaDToUl□ r「 3春秋兩季出現(xiàn)高潮，稱為“開花”冬季光照少，營養(yǎng)物質(zhì)積累J溢；n.. 春季高峰；「 I l 營養(yǎng)物質(zhì)耗盡，水溫過高，數(shù)量下降；JFMAMJJASOHD

不規(guī)則變動周期性波動種群的爆發(fā)種群平衡種群的衰不規(guī)則變動周期性波動種群的爆發(fā)種群平衡種群的衰落和滅亡生態(tài)入侵Ecologicalinvasion對東亞飛蝗生態(tài)學(xué)深入研究，我國飛蝗防治得到控制。我國黑龍江伊春林林區(qū)的小型鼠類種群有3-4年周期。紅松的結(jié)實周期---棕背鼠平---黃鼬【毛皮記錄，3年周期】--革蟬以鼠為寄主--森林腦炎病毒【革蟬是其主要船舶媒介】鼠種群數(shù)量的動態(tài)研究是森林腦炎流行病的主要指標(biāo)。具有不規(guī)則或周期性波動的生物都可能出現(xiàn)種群爆發(fā)。害蟲和鼠害。赤潮是水中的一些浮游生物爆發(fā)性增殖引起水色異常的現(xiàn)象--主要在近海，也叫紅潮。水中的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)過多形成富營養(yǎng)化。1） 藻類死體的分解，大量消耗水中的溶解氧，使魚貝窒息。2） 赤潮生物可能產(chǎn)生毒素，殺害魚貝，甚至風(fēng)會把毒素吹到地面，人呼吸、皮膚不適。長期維持在一水平上。種群的平衡和變化是辨證的統(tǒng)一。Decline---extinction人類過渡捕撈，更嚴(yán)重的是野生生物的棲息地的破壞，剝奪了他們的生存條件。種群的持續(xù)性生存需要達到最低種群密度。過低的數(shù)量因近親繁殖是其生育力和生活力衰退。當(dāng)種群長久處于不利條件下，其數(shù)量會出現(xiàn)持久性下降，即種群衰落，甚至滅亡。Reason:密度過低，難尋配偶使繁殖機遇降低，或近親繁殖；氣候變化；物種入侵；人類活動破壞棲息生境。由于人類有意識或無意識地將某種生物帶入適宜于其棲息和繁衍的地區(qū)，種群不斷擴大，分布區(qū)逐步穩(wěn)定地擴展N圖L紫莖澤蘭（解放草、破壞章）（Eupatoriumadenophorum）0N這個過程稱生態(tài)入侵。,原產(chǎn)中美州，現(xiàn)分布于我國云南，廣西、貴州、酉川、臺灣，排擠本地植物；侵入經(jīng)濟林和農(nóng)田；全株有毒，危害富牧業(yè)等.

這個過程稱生態(tài)入侵。,12、種群的空間格局【靜態(tài)研究比較適合于植物、定居或不大活動的動物。Spatialpattern(internaldistributionpattern)：組成種群的個體在其生活空間中的位置狀態(tài)或布局。Uniform均勻型?■.*■種群內(nèi)個體競爭的結(jié)果。森林植物為競爭陽光和土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)，沙漠中植物為競爭水分。分泌有毒物質(zhì)在土壤中阻止同種植物籽苗生長是形成均勻分布的另一原因。Random隨機型一匚■，■*每個個體在各個點上出現(xiàn)概率一樣，并且不影響其他個體的分布；因為環(huán)境資源的不均勻分布以及個體間存在吸引和排斥一少見；Clumped成群型【最常見】【可以進一步分為均勻群、隨機群、成群群】3*是..■環(huán)境資源分布不均勻；植物傳播種子以母株為擴散中心；動物的社會行為?？臻g格局的檢驗：方差/平均數(shù)比率m=(Efx)/Ns2=[Efx2+(Efx)2/N]/(N-1)m為平均數(shù)，s2為方差，x為樣方中的個體數(shù)，f為出現(xiàn)的頻率，N為樣方總數(shù)。S2/m=0,均勻分布；S2/m=1，隨機分布；S2/m=顯著＞1，成群分布。構(gòu)件生物的構(gòu)件包括地面枝條系統(tǒng)【光的攝取率】和地下根系統(tǒng)【決定水和營養(yǎng)物的獲得】。植物重復(fù)出現(xiàn)的構(gòu)件的空間排列--建筑學(xué)結(jié)構(gòu)architecture決定植物個體與環(huán)境相互關(guān)系和個體間相互關(guān)系的多層次等級結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。尋找食物、發(fā)現(xiàn)配偶、逃避捕食，動物的行為和活動有重要意義。對于植物，執(zhí)行上述功能的是--構(gòu)件空間排列的建筑學(xué)結(jié)構(gòu)。種群研究上，動物強調(diào)社會性行為；植物強調(diào)個體和構(gòu)件的空間排列植物與動物生態(tài)種群學(xué)發(fā)展中的重要區(qū)別。13、種群調(diào)節(jié)【假說來解釋種群動態(tài)機制】【任何影響出生、死亡、遷入、遷出的因素，都影響著種群的數(shù)量動態(tài)】外源性調(diào)節(jié)氣候?qū)W派種群數(shù)量受天氣的強烈影響生物學(xué)派捕食、寄生、競爭等生物因素對種群起調(diào)節(jié)作用食物學(xué)派食物對種群數(shù)量起調(diào)節(jié)作用內(nèi)源性調(diào)節(jié)自動調(diào)節(jié)學(xué)說【種內(nèi)成員的異質(zhì)性】行為調(diào)節(jié)社會等級和領(lǐng)域性內(nèi)分泌調(diào)節(jié)激素分泌的反饋調(diào)節(jié)機制遺傳學(xué)說遺傳多態(tài)

氣候?qū)W派以昆蟲為研究對象，強調(diào)種群數(shù)量的變動，否定穩(wěn)定性。生物因素捕食、寄生、競爭等生物過程對種群調(diào)節(jié)起決定作用。種群密度很高時，調(diào)節(jié)作用加強，密度低，調(diào)節(jié)因素減弱。只有密度制約因子才能調(diào)節(jié)種群的密度。種群的數(shù)量變動是物種本身所具有的適應(yīng)性和環(huán)境條件聯(lián)合作用的結(jié)果，研究對象主要是脊椎動物。食物因素也可歸入生物學(xué)派。就大多數(shù)脊椎動物而言，食物短缺是最重要的限制因子。F.A.Pitelk?養(yǎng)恢復(fù)假說：nutrientrecovery