種群生態(tài)學(xué)特征

種群生態(tài)學(xué)特征第1頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)Wewillfocuson….

概論§1種群的基本特征§2生命表的特征和應(yīng)用§3種群增長§4種群調(diào)節(jié)§5種群進化對策數(shù)量特征第2頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)1.種群的概念

Apopulationisagroupoforganismsofthe

samespecieslivinginonegeographicalareaatthesametime.

種群：一定的時空尺度內(nèi)所有同種個體的集合。

物種存在的單元進化單元思考：

種群的邊界？種群間關(guān)系？研究尺度？第3頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)Population詮釋

Inhumandemographyapopulationisasetofhumansinagivenarea.Ingeneticsapopulationisagroupofinterbreedingindividualsofthesamespecies,whichisisolatedfromothergroups.Inecologyapopulationisagroupofindividualsofthesamespeciesinhabitingthesamearea.第4頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)空間特征：spatialdistributionandabundance數(shù)量特征:individualdensity,populationsizeanddynamics遺傳特征:geneticdiversity,inter-generationvariationandevolution2.種群的特征第5頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)Differentattributes

betweenindividualandpopulation第6頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)3.集合種群metapopulation種群邊界的客觀性和主觀性種群間的聯(lián)系：個體流

基因流生境萎縮和破碎對種群的影響種群大小和穩(wěn)定性？種群間關(guān)系和動態(tài)？第7頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)定義1：Populationofpopulations（Levins1970）.定義2：局域?。ǖ乩恚┓N群通過一定程度的個體交流而連接在一起所組成的區(qū)域范圍內(nèi)的小種群集合（Hanski1994）。集合種群局域種群Metapopulation

集合種群第8頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)適宜的生境(suitablehabitat)以離散斑塊形式存在。這些斑塊均可為目標(biāo)物種所占據(jù)(occupied);所有斑塊內(nèi)的局域種群(localpopulation)都有滅絕的風(fēng)險。不存在永恒的大陸斑塊；離散斑塊間不可過于隔離而阻礙了重新侵占（re-colonization)的發(fā)生；各個局域種群的興-滅動態(tài)不能完全同步。否則整個集合種群續(xù)存時間不會長于滅絕風(fēng)險最小的局域種群。何時為集合種群？第9頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)4.種群生態(tài)學(xué)

種群生態(tài)學(xué)是研究種群與環(huán)境相互作用關(guān)系的科學(xué)。Populationecologyisthebranchofecologythatstudiesthestructureanddynamicsofpopulations.DensityanddistributionPopulationdynamicLifetables,Agepyramid,SurvivorshipcurvesPopulationgrowthEvolutionarystrategiesPopulationregulation第10頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)研究方法：理論模型野外調(diào)查實驗研究第11頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)發(fā)展現(xiàn)狀：種群動態(tài)的機理；分子生態(tài)學(xué)（種群遺傳學(xué)、進化生態(tài)學(xué)）；空間生態(tài)學(xué)；保護生物學(xué)；行為生態(tài)學(xué).水環(huán)境及水域生態(tài)學(xué)（aquaticecology)第12頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)第一節(jié)種群的基本特征

密度及調(diào)查方法：種群動態(tài)的基本參數(shù)：出生率；死亡率；遷移；性比；年齡結(jié)構(gòu)；空間分布型；種群的遺傳結(jié)構(gòu).第13頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)1.PopulationDensity（種群密度）原始密度與生態(tài)密度：Crudedensity:No.ofindividualsperunitspace(areaorvolume).

Ecologicaldensity:No.ofindividualsperunitareaofappropriatehabitat.第14頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)草食動物種群密度反比于其個體大小種群密度與個體大小的一般關(guān)系第15頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)

無脊椎動物種群密度高；水生無脊椎動物高于陸生無脊椎動物；外溫動物種群密度高于內(nèi)溫動物；哺乳動物高于鳥類。主要類群種群大小的一般規(guī)律第16頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)絕對密度Absolutedensity相對密度Relativedensity種群數(shù)量（密度）的調(diào)查方法第17頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)Absolutedensity

Totalcount(全計數(shù))：Samplingmethods(取樣調(diào)查)：

Useofquadrates(樣方法)實驗課

Mark-recapturemethods(標(biāo)志重捕法）實驗課

Removalsampling(去除取樣法）第18頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)mark-recapturemethod

N:M=n:

morN=M*n/m

N=estimateofabundance

待估種群大小M=markedindividuals標(biāo)志個體數(shù)n=individualscaptured重捕個體數(shù)

m=capturedindividualswithmark

重捕到的標(biāo)志個體數(shù)第19頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)假設(shè)前提MarkinghasnoeffectonthemortalityofmarkedindividualsMarkinghasnoeffectontheprobabilityofmarkedindividualsbeingrecapturedClosepopulation(nonetimmigrationoremigration,mortalityorreproductionintheintervaloft1andt2)Fullymixed.第20頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)Forexample第21頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)捕捉努力量相等時，每次捕捉個體數(shù)正比于當(dāng)時種群大小（捕捉比例恒定）；隨著殘留個體減少，累計移除個體數(shù)增加；但單位捕捉努力所獲得個體數(shù)減少；Removalsamplingmethod

CPUE累積移除量單位努力捕獲量與累計移除量呈線性關(guān)系。每個個體被捕幾率相等；封閉的穩(wěn)定種群。第22頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)Individualscapturedperdayper(100)trap(陷阱)，Catchperuniteffort,CPUE.Fecalpelletgroupcount(糞堆記數(shù))birdnests,callcounts(鳥巢,鳴叫記數(shù))Peltrecords(毛皮收購記錄)Trace(痕跡)Feedingdamage(食害程度)Percentagegroundcover(遮敝度)Relativedensity第23頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)Nt+1=Nt+B+

I

–D

-E

IfB+I

=D+EPopulationisstable.IfB+I

>D+EPopulationincreases.IfB+I

<D+EPopulationdecreases.2.Basicparametersonpopulationdynamics

PopulationdensityNatalityMortalityImmigrationEmigrationLossesGains第24頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)Natalityisthebirthofnewindividuals.Realizednatalityistheactualsuccessfulreproductionperfemaleoveraperiodoftime.Age-specificbirthrateisthenumberofoffspringproducedperunittimebyfemalesinspecificageclasses.Physiologicalnatality（生理出生率）

Ecologicalnatalityorrealizednatality

Natality第25頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)Factorsaffectingnatality性成熟速度每次產(chǎn)仔數(shù)量每年生殖次數(shù)生殖頻率和生殖年限生殖季節(jié)類型，如連續(xù)、不連續(xù)或季節(jié)性的妊娠或孵化期長短其它因素，如環(huán)境條件、營養(yǎng)狀況、種群密度等。第26頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)Deathrate,ormortalityrate,isthenumberofindividualsdyingduringagiventimeintervaldividedbytheaveragepopulationsizeoverthattimeinterval.Thisisaninstantaneousrateandbeestimatedforthepopulationasawholeorforspecificageclassestogivetheagespecificmortalityrate.PhysiologicalmortalityEcologicalmortalityorrealizedmortality（生態(tài)死亡率或?qū)嶋H死亡率）Mortality第27頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)Immigration;Emigration.Frequency;Spatialscale;Openvs.closepopulation;Landscaperesistance;Individualflowvs.geneflow;Populationdynamics,geographicalpatternandevolutionarilyspeciation.比較：

MigrationDispersalLocomotion

Migration第28頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)3.性比Sexualratio

Thesexratiousuallybe1:1.ButthereexistedsomeExceptions:

Monogamous(一雄一雌):EachindividualhasonematePolygynous(一雄多雌):Onemalemateswithmultiplefemales,Femalesmustcarefortheyoung,Mammalstendtobepolygynous

Polyandrous(一雌多雄):Onefemalemateswithmultiplemales,Practicedbyafewspeciesofbirds.

第29頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)人、猿等高等動物的性比為1:1；鴨類等一些鳥類以及許多昆蟲的性比大于1；蜜蜂、螞蟻等社會性昆蟲的性比小于1。種群的性比值會隨著其個體發(fā)育階段的變化而發(fā)生改變。根據(jù)不同發(fā)育階段，即配子、出生和性成熟三個時期，性比可相應(yīng)再分為初級性比、次級性比和三級性比。第30頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一4.年齡結(jié)構(gòu)AgedistributionTheagestructureofapopulationisthenumberofindividualsineachageclassexpressedasaratio,andisusuallydisplayedasastationaryagedistribution.Agrowingpopulationwillhavemoreyoung.Whileadecliningpopulationwillbedominatedbyolderageclasses.Whereorganismspassthroughdiscretegrowthstages(e.g.insectlarvalinstars),thenumberofindividualsateachstage(the‘stagestructure’)mayprovideausefuldescriptionofthepopulation.第31頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一繁殖前期（pre-reproductiveperiod）繁殖期(reproductiveperiod)繁殖后期(post-reproductiveperiod)Agestructure(年齡結(jié)構(gòu))ExpandingpopulationStablepopulationDeclinepopulationAgepyramids（年齡金字塔）第32頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一第33頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一1990PopulationCensusofChina第34頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)5.空間分布型Distributionpattern

Howorganismsarespacedinthearea

隨機分布

均勻分布

集群分布

第35頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)(uniform)

Exhibitionandprocesses

ofthethreepatterns第36頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)Intensityandgrain

ofpopulationclumps集群強度：集群間密度變化幅度。高則強度大。集群粒性：集群大小及彼此間距離。粗粒型：集群大且群間距離遠(yuǎn)；細(xì)粒型:（相反）第37頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)Characteristics

ofthe3spatialpatternsRandomUniformClumpedHabitatcondition均一均一異質(zhì)性Intra-specific中性激烈競爭趨向Example駝鹿、林底無脊椎動物海鷗普遍第38頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)Distinguishthe3patterns(1)擴散系數(shù)法（DI）：Poisson分布中方差等于均值。

DI＝

DI<1uniform

DI=1random

DI>1clumped(2)最近鄰體距離法：（實驗課）第39頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)1).Hardy-Weinbergequilibrium

哈迪-溫伯格平衡ForapairofallelesA&aifp=frequencyofalleleA

q=frequencyofallelea

p+q=1,

(p+q)2=1

p2+2pq+q2=1(equilibriumstate)ifonlylawofprobabilityaffectsthefrequencywithwhichgametes（接合體）

combinetoformnewindividuals.

AND6.遺傳特征Pop.Geneticsandevolution

指在一個巨大的、隨機交配和沒有干擾基因平衡因素的種群中，基因型頻率將世代保持穩(wěn)定不變。第40頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)Underfollowing

conditions:BisexualpopulationLargepopulationRandommatingNomutationMigration~0Naturalselectiondoesnotaffectthelocus（選擇中性）

ApopulationthatisinHardy-Weinbergequilibriumwillexperiencenochangeineithergenotypefrequencyorallelefrequency.Ifoneormoreoftheconditionsareviolated,genotypefrequencyandallelefrequencywillchange.第41頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)ExampleIfonly6%ofthepopulationdisplayspaleeyes(recessivegenee).WhatisthefrequencyofgenotypeEeinthispopulation?

q2=0.06

q=0.24

p+q=1

p=0.76

Ee=2pq=2(0.76)(0.24)=0.36第42頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)2).Geneticvariation,diversityorpolymorphism變異（variation）是指個體或群體之間的形態(tài)、生理、行為和生態(tài)特征上的差別和區(qū)別，通常指遺傳變異。遺傳多樣性（或多態(tài)現(xiàn)象）為遺傳變異水平高低的表現(xiàn)，可表現(xiàn)在種群、個體、組織和細(xì)胞、分子水平。檢測：形態(tài)學(xué)技術(shù)、染色體技術(shù)、等位酶技術(shù)、核酸技術(shù)。Cline（新變?nèi)海?/p>

–ameasurable,gradualchangeoverageographicalregionintheaverageofsomephenotypecharacter.Ecotype–abruptchanges（劇變）inthephenotypecharacterswithinaspecies,whichoftenreflectabruptchangesinlocalenvironment.第43頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)Maintenanceofbalancedpolymorphism(vs.transitionalordirectionalpolymorphism)Heterosis（雜種優(yōu)勢）diversifyingevolutionfrequency-dependentselectionselectiveforcesoperatingindifferentdirectionswithindifferentpatchesofafinemosaicinthepopulation第44頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)3).

Variation,differentiationandspeciation(種形成)

種是一個分類階元，為互配可育的個體組成。種間生殖隔離——Ecologicalspeciesconcept。*一個物種有許多種群；*種群間的長期隔離（地理的或時間的）有可能分化為不同亞種,進而可能分化出新的物種。廣布種的形態(tài)、生理、行為和生態(tài)特征往往在不同地區(qū)有顯著的差異，稱地理變異。地理變異反映了物種種群對于環(huán)境選擇壓力空間變化的反應(yīng)。環(huán)境壓力的變化有時是連續(xù)的，有時是不連續(xù)的，生物的適應(yīng)性反應(yīng)也可分兩類，形成漸變?nèi)汉偷乩韥喎N。第45頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)Differentevolutionmodes:

Stabilizing（穩(wěn)定選擇）Directional（定向選擇）Diversifyingordisruptiveevolution（分裂選擇）第46頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)穩(wěn)定選擇定向選擇分裂選擇第47頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)Speciation

Allopatricspeciation（異域種形成）

Process：3steps①地理隔離；②獨立進化；③生殖隔離機制的建立Sympatricspeciation（同域種形成）Parapatricspeciation

（鄰域種形成）

第48頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)物種形成的三類方式地理隔離獨立進化生殖隔離異域A異域B鄰域同域第49頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)IsolationmechanismPre-zygotic:habitat,temporal,

ethological,mechanical

Geographicisolates–semi-isolatedpopulationspreventedbysomeextrinsicbarriersfromafreeflowofgenes.BreedingisolatesPost-zygotic

hybridinviabilityorweaknesshybridsterilityF2breakdown第50頁，共55頁，2023年，2月20日，星期一種群生態(tài)4).Reductioninvariation

InbreedingBottlenecksFounde