農(nóng)學生物種群

農(nóng)學生物種群第1頁/共56頁所謂種群（population）是指在一定時間內占據(jù)一定特定空間與時間的同一物種的集合體。第2頁/共56頁種群的基本特征種群的增長種群的數(shù)量波動與調節(jié)種群間的相互關系種群生態(tài)在農(nóng)業(yè)上的應用第3頁/共56頁一、種群的基本特征第4頁/共56頁種群的基本特征是指各類生物種群在正常的生長發(fā)育條件下所具有的共同特征，即種群的共性，而個別種群在特定環(huán)境條件下所產(chǎn)生的特殊適應特征，不包括在此范圍內。種群的基本特征包括種群的空間分布、種群數(shù)量和種群的遺傳三個方面。（一）種群的空間分布特征第5頁/共56頁種群內個體的空間分布方式，稱為分布格局（分布類型）。組成種群的

個體在其生活空間中的位置狀態(tài)或

分布，稱為種群的內分布型（internal

distribution

pattern

）或簡稱分布（

dispersion

）。種群的內分布型通?？煞譃榫鶆蛐?、隨

機型和成群型三種類型。1.均勻型分布(uniformdistribution)也叫規(guī)則分布

(regular

dispersal)，即種群內各個體在空間呈等距離分

布。當有機體能夠占據(jù)的空

間比其所需要的大時，則在

其分布上所受到的阻礙較小，這樣使種群中的個體呈均勻

分布。在小范圍內的均勻分

布主要是因為種群內的個體

間的競爭。第6頁/共56頁個2.隨機型分布（randomdistribution）即種群內體在空間的位置不受其它個體分布的影響（即相互獨立）；同時每個個體在任一空間分布的概率是相等的。隨機分布比較少見，因為在環(huán)境的分布均勻一致，種群內個體間沒有彼此吸引或排斥時才易產(chǎn)生隨機分布。第7頁/共56頁n）3.成群型分布（aggregated

distributio即種群內個體的分布既不

隨機，也不均勻，而是形

成密集的斑塊。在自然界

中，這種分布是最常見的。成群分布又常有成群隨機

分布和成群均勻分布兩種

現(xiàn)象。第8頁/共56頁4.內分布鑒定方法測定種群分布特征的方法有多種，最常用的指標是方差/平均數(shù)比率，即S2/m。通常把要調查的地塊均勻分成若干小塊，以小塊為單位進行抽樣，進行統(tǒng)計分析，若：方差（

S2

）=平均數(shù)（m）,種群傾向于隨機分布；當S2

<m時；種群傾向于均勻分布；當S2

>m時，種群分布傾向于成群分布。M

=

∑fx/N S2

=

{∑(fx2)-[(∑fx)2/N]}/(N-1)∑為總和，x為樣方中個體數(shù)，f為出現(xiàn)頻率，N為樣本總數(shù)第9頁/共56頁（二）種群的數(shù)量特征種群全部個體數(shù)目的多少叫種群大小。單位面積內生物種群個體的數(shù)量叫種群密度。密度是種群自動調節(jié)的基礎。種群密度有粗密度（crude

density）和生態(tài)密度（ecological

density）之分。粗密度是指單位總空間內的生物個體數(shù)（或生物量）；生態(tài)密度則是指單位棲息空間內某種群的個體數(shù)量（或生物量），因此，生態(tài)密度常大于粗密度。第10頁/共56頁1．種群大?。╯ize）和密度（density）出生率是指種群產(chǎn)生新個體的能力。是種群內個體數(shù)量增長的重要因素，常用單位時間內產(chǎn)生新個體的數(shù)量表示。出生率分為最大出生率（maximum

natality）和實際出生率（realized

natality）或生態(tài)出生率（ecological

natality）。最大出生率也叫絕對或生理出生率，是在理想條件下產(chǎn)生新個體的理論最大值，對于特定種群，它是一個常數(shù)。實際出生率表

示在一定的環(huán)境條件下產(chǎn)生新個體的能力,其大小隨種群數(shù)量、年齡結構以及環(huán)境而改變。2.出生率（natality）、死亡率（mortality和增長率（increase

rate）第11頁/共56頁死亡率是描述的是種群個體的死亡情況，是種內個體衰減的數(shù)量。同出生率一樣，死亡率分為最低死亡率（minimum

mortality）和實際死亡率或生態(tài)死亡率（ecological

mortality）。最低死亡率是指個體死亡于由生理壽命所決定的“老年”狀況，也是一個生物學常數(shù)。實際死亡率受環(huán)境條件、種群大小和年齡組成的影響。第12頁/共56頁增長率：是描述種群數(shù)量變化的重要指標，是指單位時間內種群數(shù)量增加的百分數(shù)。（出生率+遷入率）-（死亡率+遷出率）第13頁/共56頁影響出生率、死亡率和增長率的因素有：環(huán)境條件、種群年齡、性別結構等。第14頁/共56頁任何種群都是由不同年齡結構的個體所組成。年齡結構（age

structure）是指某一種群中，具有不同年齡級的個體生物數(shù)目與種群個體總數(shù)的比例。第15頁/共56頁3．種群年齡和性別結構ABC幼年（繁殖前期）中年（繁殖期）老年（繁殖后期）生物種群年齡結構的三種基本類型A．增長型種群B．穩(wěn)定型種群C．衰退型種群第16頁/共56頁（1）增長型種群（expanding

population）種群中有大量的

少種群。第17頁/共56頁結構呈典

金字。這類種群的

生，

部闊而頂部亡率，是典型（2）穩(wěn)定型種群（stable

population）（3）衰退型種群（diminishing

population）種群中雄性和雌性個體數(shù)目的比例稱為性比（sex

ratio），也稱性比結構（sexual

structure），通常分為雌、雄和兩性3種類型。第18頁/共56頁遷入immigration和遷出emigration是描述種群之間進行交流的生態(tài)過程。遷入和遷出的數(shù)量影響種群數(shù)量變化。第19頁/共56頁4．種群的遷入和遷出種群通常是由相同基因型的個體組成，但在繁殖過程中，可以通過遺傳物質的重新組合及突變作用使種群的遺傳性狀發(fā)生變異，然后通過自然選擇使某些個體更能適應環(huán)境特點而占據(jù)優(yōu)勢。隨環(huán)境條件的變化，種群可能發(fā)生進化或適應能力的變化。第20頁/共56頁（三）種群的遺傳特征二、種群的增長模型第21頁/共56頁（一）種群的指數(shù)增長（exponential

growth）種群在無限制條件下呈指數(shù)增長，是種群增長的最簡單形式。第22頁/共56頁(二)種群的邏輯斯諦增長（logisticgrowth）第23頁/共56頁在實際環(huán)境下，由于種群數(shù)量總會受到食

物、空間和其它資源的限制，因此，增長是

有限的。由于環(huán)境對種群增長的限制作用是

逐漸增加的，故增長曲線呈現(xiàn)“S”型，也稱

S型增長，其數(shù)學模型可用logistic方程描述。dN/dt=

r·N[(K-N)/K]N為種群數(shù)量；K為環(huán)境容量（carring

capacity），即某一環(huán)境所能維持的種群數(shù)量，在曲線中表示為漸近線。種群增長模型種群密度KJ形曲線S形曲線時間環(huán)境阻力(K為環(huán)境容納量)第24頁/共56頁三、種群的數(shù)量波動與調節(jié)（一）種群的數(shù)量動態(tài)一般情況下，當種群引入新棲息地后，通過一系列的生態(tài)適應，建立起種群后，其種群數(shù)量可能具有如下的數(shù)量變化：第25頁/共56頁種群增長季節(jié)消長不規(guī)則波動周期性波動種群大爆發(fā)種群平衡種群衰落甚至滅絕生態(tài)入侵第26頁/共56頁數(shù)量第27頁/共56頁年種群數(shù)量的周期變化（二）種群波動的原因影響種群數(shù)量波動的原因很復雜，但歸納起來可分為兩類，即非密度

制約和密度制約。1．非密度制約

即與種群數(shù)量無關的因素，如溫度，降水等等環(huán)境因素和食物因素等。第28頁/共56頁2．密度制約

由于種群內各個體自身的關系，其密度的變化影響著種群數(shù)量的波動。其原因包括：一是種內競爭食物和領地；二是心理作用；三是捕食者與獵物之間的反饋控制作用；四是致病的病原菌和寄生物對種群的影響。環(huán)境的非密度制約引起種群密度的改變，有時是劇烈的，而密度的制約，使種群保持“穩(wěn)定狀態(tài)”，或使種群返回到穩(wěn)定水平。第29頁/共56頁（三）種群波動的調節(jié)（一）密度調節(jié)第30頁/共56頁密度調節(jié)（regulation

of

density是指通過密度因子對種群大小的調節(jié)過程。種群是一個自我管理的系統(tǒng)，它按自身的性質及其環(huán)境的狀況調節(jié)它們的密度。主要有種間調節(jié)和食物調節(jié)。種間調節(jié) 是指捕食、寄生和種間競爭等因子對種群密度的制約過程。食物調節(jié)

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的聯(lián)系。第31頁/共56頁（二）非密度調節(jié)第32頁/共56頁非密度調節(jié)主要指非生物因子對種群大小的調節(jié)。氣候因子、化學限制因子、污染物等常常是（但不是始終）按非密度制約方式發(fā)揮作用。（三）種內自動調節(jié)第33頁/共56頁種內調節(jié)是指種內成員間，因行為、生理和遺傳上的差異而產(chǎn)生的一種內源性調節(jié)方式。種內自動調節(jié)又分為行為調節(jié)（behavioral

regulation）、生理調節(jié)（physiologicalregulation）和遺傳調節(jié)（genetic

resdatlon）。（四）種群數(shù)量的相對穩(wěn)定性與生態(tài)對策生物種群對不利條件有著一定的適應性。在有利條件下又有著充分發(fā)揮其內稟增長率的巨大潛能。因此，種群數(shù)量的下降常伴隨著其后的上升，下降越劇烈，回升越明顯。種群數(shù)量保持在環(huán)境容納量水平上的傾向，稱為種群數(shù)量的相對穩(wěn)定性。不同的物種其相對穩(wěn)定性的表現(xiàn)不同，有極不穩(wěn)定、穩(wěn)定和中間類型之分。它們的基礎是長期進化過程中所形成的不同生態(tài)對策。第34頁/共56頁生態(tài)對策（ecological

strategy）是指生物在進化過程中，在繁殖和

競爭等方面朝著不同方向、適應不

同棲息生境的對策。生物在自然選

擇中總是面臨著兩種相反的可供選

擇的進化對策：即r對策（或r選擇）和k對策（或K選擇）。第35頁/共56頁r對策。生物個體小，壽命短，存活率低，但增殖率高(r)，具有較大的擴散能力，適應于多種棲息環(huán)境，種群數(shù)量常出現(xiàn)大起大落的突發(fā)性波動。屬于r對策的生物稱r對策者，昆蟲、細菌、藻類等屬于r對策生物。第36頁/共56頁存活率年齡存活率年齡存活率年齡第37頁/共56頁k對策。生物個體較大，壽命長，存活率高，適應于穩(wěn)定的棲息生境，不具較大擴散能力，但具有較強的競爭能力，種群密度較穩(wěn)定，常保持在k水平。屬于k對策的生物稱為k對策者。通常脊椎

動物和種子植物屬于k對策生物。第38頁/共56頁屬于k對策的生物雖然種間競爭的能力較強，但r值低，遭受激烈變動或死亡后，返回平衡水平的自然反應時間（1／r）較長，容易走向滅絕。因此，對屬于k對策生物的資源，應重視其積極保護工作。屬于r對策的生物，雖競爭能力弱，但r值高，返回平衡水平的反應時間較短，滅絕的危險性較小。同時由于具有較強的擴散遷移能力，當種群密度大或生境惡化時，可以離開原有生境，在別的地方建立新的種群。這種高死亡率、廣運動性和連續(xù)面臨新的局面的特征，使新的基因獲得較多的發(fā)展機會。第39頁/共56頁在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，利用r對策生物能迅速適應變化了的環(huán)境，k對策生物具有穩(wěn)定環(huán)境的作用，適當配置r－k型譜系中的各種生物，如利用浮游生物、蚯蚓、蜂、蠶、食用菌等生活周期短，

繁殖快的特點，以加速物質的循環(huán)利用，減少養(yǎng)分流失，增加產(chǎn)品產(chǎn)出；利用多

年生的林果、竹木等以穩(wěn)定農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)

境。大量的農(nóng)作物和家畜、家禽屬于中

間類型。第40頁/共56頁四、種群間的相互關系歸納為九種類型，如下表：第41頁/共56頁生物種與種之間有著相互依存和相互制約的關系，且這一關系是極其復雜的。如果用“十”、“一”、

“0”三種符號分別表示某一物種對

另一物種的生長和存活產(chǎn)生有利的、

抑制的或沒有產(chǎn)生有意義的影響和作用，則兩個物種間的基本關系可作用類型物種1物種2相互作用的一般特征中性作用00彼此都不受影響競爭直接干涉型--直接相互抑制資源利用型--資源缺乏時的間接抑制偏害作用-01受抑制，2不受影響寄生作用+-1寄生者得利，2獵物受抑制捕食作用+-1捕食者得利，2獵物受抑制偏利共生+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)生依賴關系互利共生++對雙方都有利，并彼此依賴第42頁/共56頁兩個物種的種群相互作用類型(一)正相互作用正相互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?；ダ采侵竷蓚€物種長期共同生活在一起，彼此相互依賴，相互依存，并能直接進行物質交流的一種相互關系。常見于需求極不相同的生物之間。偏利共生指種間相互作用僅對一方有利，對另一方無影響。原始協(xié)作是指兩種群相互作用，雙方獲利，但協(xié)作是松散的，分離后，雙方仍能獨立生存。第43頁/共56頁合作在熱帶地區(qū)，蘭花通常以樹干作支撐偏利作用魚以?？鞅幼o的場所第44頁/共56頁（二）負相互作用第45頁/共56頁負相互作用包括競爭、捕食和寄生等。負相互作用使受影響的種群增長率降低，但并不意味著有害。從生態(tài)角度看，負相互作用能增加自然選擇能力，有利于新的適應性狀的發(fā)展。1．竟爭（competition）第46頁/共56頁生物種群的競爭通常包括種間競爭和種內競爭。發(fā)生在兩個或更多物種個體之間的競爭稱為種間競爭。種間競爭不論其作用基礎如何，競爭的結果可向兩個方向發(fā)展：第一是

一個物種完全擠掉另一物種；第二是不同物種占有不

同的空間，捕食不同食物，或其它生態(tài)習性上的分離，即生態(tài)分離（ecological

separation），也可能使兩種間形成平衡而生存。發(fā)生在同種個體之間的競爭稱為種內競爭。種內競爭有兩種形式：一為直接干涉型；二為資源利用型。大草履蟲單獨培養(yǎng)第47頁/共56頁小草履蟲單獨培養(yǎng)混合培養(yǎng)種間競爭高低/d/d/d2.捕食與寄生第48頁/共56頁不同生