《種內(nèi)與種間關(guān)系》PPT課件.ppt

1、第二部分 種群生態(tài)學(xué),7 種內(nèi)與種間關(guān)系,7 種內(nèi)與種間關(guān)系,第一節(jié) 種內(nèi)關(guān)系 第二節(jié) 種間關(guān)系,學(xué)習(xí)目標(biāo),了解種內(nèi)相互關(guān)系：競(jìng)爭(zhēng)、性別關(guān)系、領(lǐng)域性和社會(huì)等級(jí)等。 了解種間相互關(guān)系：競(jìng)爭(zhēng)、捕食、寄生和互利共生。 掌握種間競(jìng)爭(zhēng)模型 理解生態(tài)位的概念,種內(nèi)個(gè)體間與物種間相互關(guān)系的分類,種間相互關(guān)系,（種間的）,同種個(gè)體間相 互關(guān)系,（種內(nèi)的）,利用同樣有限資源，導(dǎo)致合適度降低,攝食另一個(gè)體的全部或部分,個(gè)體緊密關(guān)聯(lián)生活，具有互惠利益,個(gè)體緊密關(guān)聯(lián)生活，宿主付出代價(jià),競(jìng)爭(zhēng),競(jìng)爭(zhēng),捕食,自相殘殺,互利共生,利它主義或互利共生,寄生,寄生,根據(jù)影響結(jié)果對(duì)種間相互作用進(jìn)行的分類,物種A的反應(yīng),競(jìng)爭(zhēng),捕食,

2、扁利共生,寄生,相互作用的類型,物種B的反應(yīng),中性,扁害共生,+,+,+,0,0,0,0,擬寄生（重寄生）：,第一節(jié) 種內(nèi)關(guān)系,種內(nèi)關(guān)系：存在于生物種群內(nèi)部個(gè) 體間的相互關(guān)系。,種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)：種內(nèi)個(gè)體間發(fā)生的競(jìng)爭(zhēng)。,一 密度效應(yīng),最后產(chǎn)量衡值法則： 不管初始播種密度如何，在一定范圍內(nèi)，當(dāng)條件相同時(shí)，植物的最后產(chǎn)量差不多總是一樣的。,-3 /2自疏法則： 自疏導(dǎo)致密度與生物個(gè)體大小之間的關(guān)系，該關(guān)系在雙對(duì)數(shù)圖上具有典型的3/2斜率。（Yodas 3 / 2 law）,自疏法則適應(yīng)那些生物？,大量植物、固著動(dòng)物（藤壺、貽貝）,二 性別生態(tài)學(xué),性別生態(tài)學(xué)：研究物種內(nèi)部性別關(guān)系的類型、動(dòng)態(tài)及其環(huán)境決定因素

3、。,親代投入：是指花費(fèi)于生產(chǎn)后代和撫育后代的能量和物種資源。,性別生態(tài)學(xué)兩個(gè)重要的生物學(xué)問題,1. 兩性細(xì)胞的結(jié)合和親代投入 2. 為什么大多數(shù)生物都營(yíng)有性生殖,1. 兩性細(xì)胞的結(jié)合和親代投入,自體受精和異體受精 雌雄同體異體受精 閉花受精 什么樣的植物要自體受精？,一個(gè)物種多種受精策略 堇菜（春季和夏季） 白唇陸生蝸牛與一般蝸牛,2. 為什么大多數(shù)生物都營(yíng)有性生殖,無(wú)性繁殖優(yōu)越性： 1）增值迅速，占領(lǐng)棲息地 2）所產(chǎn)后代都帶有母體的整個(gè)基因組，給下代復(fù)制的基因組是有性生殖的兩倍,無(wú)性生殖,有性生殖,高莖,矮莖,減 數(shù) 分 裂,減 數(shù) 分 裂,減 數(shù) 分 裂,受 精,高莖,高莖,高莖,矮莖,親

4、代 配子 子代,有性繁殖要想在進(jìn)化上處于有利地位，必須使其獲益超過(guò)所償付的減數(shù)分裂、基因重組價(jià)和交配價(jià)。 優(yōu)點(diǎn)：遺傳變異保持高水平，保證少數(shù)個(gè)體存活 對(duì)多變、易遭不測(cè)環(huán)境的適應(yīng),典型事例 長(zhǎng)鐮管蚜（春夏季懸鈴木樹汁、秋季） 藻類在湖泊營(yíng)養(yǎng)水平低時(shí)產(chǎn)出囊胞沉入水底,（美）Hamilton(1980)提出：營(yíng)有性繁殖的物種之間的競(jìng)爭(zhēng)和捕食者獵物間相互資源是使有性繁殖持續(xù)保持的重要因素。 宿主與病原生物,性比,雄體：雌體 Fisher 氏性比理論 性比傾向1：1 稀少有利：數(shù)量少的性別適合度高 雌雄兩性應(yīng)該有相等投入,幾種情況： 1.一個(gè)性別個(gè)體對(duì)母體要求高于另一個(gè)（條蜂雌比雄重58%） 2. 哺乳

5、類出生時(shí)一般雄性偏高（駝鹿1.13：1） 3.一些種類要求生殖最大化 局域資源競(jìng)爭(zhēng) 局域交配競(jìng)爭(zhēng)（螨1：69）,性選擇,形態(tài)、大小、行為上存在差異 規(guī)律：兩性對(duì)后代投入差距越大，低投入者競(jìng)爭(zhēng)越激烈，高投入者越挑剔 性內(nèi)選擇 性間選擇,性選擇喜好是怎樣產(chǎn)生的？ 讓步賽理論 Fisher氏私奔理論(基因編碼),植物的性別系統(tǒng),雌雄同花 雌雄異花（銀杏、三葉南星） 雌雄異株：減少同系交配；回避兩性競(jìng)爭(zhēng)；動(dòng)物傳粉 藤露兜樹（沙蒙狐蝠和同綠輝椋鳥）,婚配制度 ：是指種群內(nèi)婚配的種種類型，包括配偶的數(shù)目，配偶持續(xù)時(shí)間以及對(duì)后代的撫育等。,資源決定婚配類型,領(lǐng)域 ：是指由個(gè)體家庭或其他社群?jiǎn)挝凰紦?jù)的并積極

6、保衛(wèi)不讓同種其他成員侵入的空間。,社會(huì)等級(jí) ：是指動(dòng)物種群中各個(gè)動(dòng)物的地位具有一定順序的等級(jí)現(xiàn)象。等級(jí)形成的基礎(chǔ)是支配行為或稱支配從屬關(guān)系。（家雞）,領(lǐng)域性和社會(huì)等級(jí)與種群調(diào)節(jié)密切相關(guān) 種群調(diào)節(jié)學(xué)說(shuō) 種群密度上升 最適棲息地被優(yōu)勢(shì)個(gè)體占滿 無(wú)領(lǐng)域或配偶個(gè)體比例上升 易受不良?xì)夂蛱鞌澄：?死亡大于出生,也稱異株克生，通常指一種植物通過(guò)向體外分泌代謝過(guò)程中的化學(xué)物質(zhì)，對(duì)其他植物產(chǎn)生直接或間接到影響。,生態(tài)學(xué)意義 1）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理 2）植物群落的組成 3）引起植物群落的演替,第二節(jié) 種間關(guān)系,種間競(jìng)爭(zhēng)：是指兩物種或更多物種共同利用同樣的有限資源時(shí)產(chǎn)生的相互競(jìng)爭(zhēng)作用。,7.2.1 種間競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)例,競(jìng)

7、爭(zhēng)排斥原理principle of competition exclusion,Gause(1934)實(shí)驗(yàn)：雙小核草履蟲（paramecium aurelia）大草履蟲（P.caudatum）競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)，以一種桿菌Bacillus pyocyaneus喂養(yǎng)。 單養(yǎng)時(shí)兩種草履蟲均以“S”型增長(zhǎng)，混養(yǎng)時(shí)開始兩種蟲均增長(zhǎng)，雙小核草履蟲增長(zhǎng)較快，16天后只剩下該蟲，大草履蟲消失。驗(yàn)證了Lotke-Volterra 競(jìng)爭(zhēng)方程。由此Gause 得出結(jié)論，資源需求相同的兩個(gè)種不能共存。,雙核草履蟲與袋狀草履蟲共存 食性和棲境發(fā)生分化,星桿藻和針桿藻,兩種達(dá)爾文雀（勇地雀和仙人掌雀） 藤壺和小藤壺,競(jìng)爭(zhēng)類型及一

8、般特征,競(jìng)爭(zhēng)方式： 利用性競(jìng)爭(zhēng) 干擾性競(jìng)爭(zhēng)（打斗、姬蜂寄生蜂、雜擬谷盜和赤擬谷盜、涉禽類干擾捕食、他感作用）,特點(diǎn) 競(jìng)爭(zhēng)不對(duì)稱 對(duì)一種資源的競(jìng)爭(zhēng)影響對(duì)另一資源的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果 似然競(jìng)爭(zhēng) 一種獵物種群數(shù)量的增加，導(dǎo)致捕食者數(shù)量增加，增大另一種獵物被捕食的風(fēng)險(xiǎn)。,Lotke-Volterra競(jìng)爭(zhēng)模型 Lotke, A.J.1925年和Volterra，V.1926年分別提出下述競(jìng)爭(zhēng)模型。 當(dāng)甲乙物種單獨(dú)處在某一有限環(huán)境中時(shí)，均以Logistic增長(zhǎng)。如果N1、N2分別表示甲乙物種的數(shù)量，則 dN1/dT=r1N1(K1-N1)/K1) dN2/dT=r2N2(K2-N2)/K2) 上式K1、K2分別表示

9、該環(huán)境對(duì)甲乙種的環(huán)境負(fù)荷力。當(dāng)兩個(gè)種共存，又需要相似資源時(shí)則必然發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)。,兩個(gè)種的種群增長(zhǎng)時(shí)環(huán)境必定對(duì)這兩個(gè)種同時(shí)產(chǎn)生反饋。因此上式變?yōu)?dN1/dt=r1N1 (K1-N1-N2)/K1) dN2/dt=r2N2(K2-N2-N1)/K2) 以上即為L(zhǎng)otke-Volterra競(jìng)爭(zhēng)模型。式中、分別表示甲對(duì)乙和乙對(duì)甲的競(jìng)爭(zhēng)系數(shù)。 N2 、N1表示相對(duì)于甲乙種時(shí)由乙甲種換算得到的甲乙種數(shù)量。,在同一環(huán)境甲乙種共存時(shí)可能有四種結(jié)局: 1. 甲生存，乙被排除。條件是K1K2/，K2K1/，K1K1/，K1K2/結(jié)局取決于哪個(gè)種初始種群的數(shù)量大。 4. 共存。K1K2/，K2K1/。,1/K1和1/

10、K2可分別作為種1和種2的種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度指標(biāo) /K2：可作為物種1對(duì)物種2的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度 /K1 ：可作為物種2對(duì)物種1的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度,生態(tài)位(niche)：物種在生物群落或生態(tài)系統(tǒng)中的地位和角色。主要指在自然生態(tài)系統(tǒng)中一個(gè)種群在時(shí)間、空間上的位子及其與相關(guān)種群之間的功能關(guān)系。,生態(tài)位 (niche),對(duì)一個(gè)生態(tài)因子如溫度考察某一物種的適宜范圍即生態(tài)位時(shí)，即為一維生態(tài)位時(shí)，此為一條線上的一個(gè)線段； 當(dāng)考察兩個(gè)因子的適宜位置時(shí)，即為二維生態(tài)位，以面積表示； 考察三個(gè)因子則為三維生態(tài)位，以體積表示； 當(dāng)考察多個(gè)因子時(shí)，就是多維生態(tài)位，也叫作生態(tài)位超體積。,基礎(chǔ)生態(tài)位 不受競(jìng)爭(zhēng)、捕食影響，是一種潛在的生態(tài)位空

11、間。 實(shí)際生態(tài)位 舉例：拉拉藤G. saxatile和 G.pumilium 孔雀魚和刺魚 3種美國(guó)蝙蝠,區(qū)別： 生態(tài)位：物種利用資源（時(shí)間、空間位置和功能地位）的狀況。 生活小區(qū) （iotope)：是指生物生存的周圍環(huán)境。 生態(tài)區(qū)：物種所利用的總資源的所在地。 棲息地（habitat）：物種生存的物理環(huán)境。, 生態(tài)位寬度（niche breadth）：指被一個(gè)有機(jī)體單位所利用的各種各樣不同資源的總和。資源少，生態(tài)位寬度增加而泛化；資源豐富，生態(tài)位寬度減小，促進(jìn)生態(tài)位特化 。 生態(tài)位重疊（niche overlap）: 生態(tài)位重疊是指不同物種的生態(tài)位之間的重疊現(xiàn)象或共有的生態(tài)位空間，關(guān)系到兩個(gè)

12、物種的生態(tài)要求可以相似到多大程度而仍能共存。, 生態(tài)位移動(dòng)（niche drift）: 生態(tài)位移動(dòng)是指種群對(duì)資源譜利用的變動(dòng)。種群的生態(tài)位移動(dòng)往往是環(huán)境壓迫或是激烈競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。 生態(tài)位分離（niche separation）: 生態(tài)位分離是指兩個(gè)物種在資源序列上利用資源的分離程度。這是環(huán)境脅迫或競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。,A,B,A,A,A,B,B,B,生態(tài)位分離，無(wú)競(jìng)爭(zhēng),生態(tài)位相切，無(wú)競(jìng)爭(zhēng),生態(tài)位相交，產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng),生態(tài)位相疊，可能競(jìng)爭(zhēng)激烈,生態(tài)位分化,活動(dòng),4,10,愛德華州林地翩幅的覓食活動(dòng),日落后數(shù)小時(shí)/h,物種 1,物種 2,物種 3,d,d,w,w,w,w,物種 1,物種 2,物種 3,d,d,資源

13、狀態(tài)a,資源狀態(tài)b,三種共存物種的資源利用曲線,是指競(jìng)爭(zhēng)物種在資源利用上的臨界閾值。,競(jìng)爭(zhēng)釋放：是指在缺乏競(jìng)爭(zhēng)者時(shí)，物種會(huì)擴(kuò)張其實(shí)際生態(tài)位。（北以色列沙鼠、新幾內(nèi)亞地鴿）,形狀替換：是指競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)生的生態(tài)位收縮導(dǎo)致形態(tài)形狀變化。（收獲蟻下顎大小與競(jìng)爭(zhēng)螞蟻數(shù)量成負(fù)相關(guān)；加拉帕戈斯群島達(dá)爾文雀的喙）,種間競(jìng)爭(zhēng)與空間和時(shí)間異質(zhì)性,浮游生物悖論 海上層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的生境中持續(xù)存在大量浮游生物種群。 縫隙（海棕櫚和貽貝） 優(yōu)先權(quán)效果：斑塊生境中競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),7.2.2 捕食作用,捕食作用：一種生物攝取其他設(shè)個(gè)體的全部或部分為食，前者稱為捕食者，后者稱為獵物或被食者。,捕食,典型的捕食,食草,寄生,捕食者：食草動(dòng)物、

14、食肉動(dòng)物、雜食動(dòng)物 被捕食者：化學(xué)防御、行為對(duì)策,7.2.2.1 捕食者與獵物的協(xié)同進(jìn)化,1）捕食者與獵物協(xié)同進(jìn)化 協(xié)同進(jìn)化： 紅皇后效應(yīng) 協(xié)同進(jìn)化“負(fù)作用”傾向減弱,三個(gè)假設(shè)： 獵物方程：dN/dt=r1N-PN 捕食者方程：dP/dt=-r2P+PN,2）Lotke-Volterra 捕食者獵物模型,低于臨界捕食密度，獵物數(shù)量上升,高于臨界捕食密度，獵物數(shù)量下降,獵物零生長(zhǎng)等斜線,捕食者多度,獵物多度,獵物多度,捕食者多度,高于臨界捕食密度，捕食者數(shù)量上升,低于臨界捕食密度，捕食者數(shù)量下降,捕食者零增長(zhǎng)等斜線,2）Lotke-Volterra 捕食者獵物模型,捕食者多度,獵物多度,多 度,

15、捕食者,獵物,時(shí)間 (d),Lotke-Volterra 捕食者獵物模型,3）捕食者的捕食對(duì)策與食物選擇,捕食對(duì)策：動(dòng)物為獲得最大覓食效率而采取的各種方法和措施 搜尋者食譜傾向于廣譜化 處理者的食譜傾向于特化 生產(chǎn)力低的生境捕食者比高生境食譜廣 拒絕低利潤(rùn)食物（白鶺鴿對(duì)糞蠅）,7.2.2.2 食草作用,1.食草動(dòng)物對(duì)植物的危害及植物的補(bǔ)償作用 1）受損程度對(duì)損害部位、發(fā)育階段不同而異 2）補(bǔ)償：增加光合率、增加種子粒重 2.植物的防衛(wèi)反應(yīng) 1）毒性與差的味道 2）防御結(jié)構(gòu),食草動(dòng)物的食草作用對(duì)植物凈生產(chǎn)量影響的模型,凈初級(jí)生產(chǎn)力,食草動(dòng)物 的刺激作用,沒有草食動(dòng)物時(shí)的水平,最適點(diǎn),嚴(yán)重過(guò)牧,凈生產(chǎn)力低于沒有食草動(dòng)物時(shí)的水平,草食動(dòng)物消耗水平的增加, 0,寄生與共生,寄生：是指一個(gè)種寄居于另一個(gè)種的體內(nèi)或體表，靠寄主體液、組織或已消化物質(zhì)獲取營(yíng)養(yǎng)而生存。,擬寄生,食生物者,食尸動(dòng)物,絲光綠蠅,（寄生蜂）,寄生物與寄主協(xié)同進(jìn)化,寄生物：繁殖力強(qiáng)、更換寄主、神經(jīng)感官退化 寄主：免疫反應(yīng)（吞噬細(xì)胞、抗體）、行為（整理羽毛行為、遷徙、產(chǎn)生防御性化學(xué)物質(zhì)、局部細(xì)胞死亡）,窩寄生：強(qiáng)迫寄主生物提供食物或其他利益 種內(nèi)窩寄生（鴨） 種間窩寄生（杜鵑、褐頭牛鸝、螞蟻）,共生作用 偏利共生（comme