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1、种群生态学-种群的增长模型,2023/3/29,2,三、种群的增长模型,（一）与密度无关的种群增长模型1.种群离散增长模型Nt=N0t,=1:种群稳定 1:种群上升.0 1:种群下降=0种群没有繁殖，种群在下一代灭亡。,3,2023/3/29,（一）与密度无关的种群增长模型,种群连续增长模型Nt=N0ertr 为瞬时增长率,r 0种群上升r=0种群稳定r 0种群下降,4,2023/3/29,（一）与密度无关的种群增长模型,lRo/r=ln R0=T,与密度无关的种群增长的增长模型位指数增长，增长曲线为“J”型，又称“J”型增长。,5,2023/3/29,逻辑斯谛增长方程数学模型：dN/dt=r
2、 N(1-N/K)Nt=K/（1+ea-rt）(k-N)/k:逻辑斯谛系数Nk,种群下降;N=k,种群不增不减;Nk种群上升随着资源的消耗，种群增长率变慢，并趋向停止，因此，自然种群常呈逻辑斯谛增长。,（二）与密度有关的种群增长模型,6,2023/3/29,K,逻辑斯谛增长,指数增长,指数增长与逻辑斯谛增长之间的关系,1 N/K,t,Nt,7,2023/3/29,逻辑斯谛增长率变化曲线,dN/dt,dN/dt=Nr(1-N/K),N,k2,8,2023/3/29,逻辑斯谛增长曲线的五个时期,A 开始期B 加速期C 转折期D 减速期E 饱和期,K,t,Nt,K/2,9,2023/3/29,逻辑斯
3、缔方程的意义,它是两个相互作用种群增长模型的基础；它是渔业、林业、农业等实践领域中确定最大持续产量的主要模型；模型中的两个参数K和r已成为生物进化对策理论中的重要概念。,2023/3/29,10,第三节 种群调节及集合种群,种群数量受天气的强烈影响气候学派捕食、寄生、竞争、食物等生物因素对种群起调节作用生物学派种内成员的异质性自动调节学说社群的等级和领域性行为调节学说激素分泌的反馈调节机制内分泌调节学说遗传多态遗传调节学说,外源性调节,内源性调节,2023/3/29,11,第四节 生活史对策(生态对策),生活史：一个生物从出生到死亡所经历的全部过程称为生活史。生活史对策：生物在生存斗争中获得的
4、生存对策称为生态对策或生活史对策。繁殖对策取食对策避敌对策扩散对策,12,2023/3/29,一、繁殖对策,生物的繁殖问题一直是进化生态学的核心问题。Lack 法则：D.Lack1954 发现了动物繁殖的生态趋势，提出动物总是面对两种对立的进化选择：一种是高生育率但无亲代抚育；一种是低生育率但有亲代抚育。这一理论称为D.Lack法则。MacArthur 1962年提出了r-K选择的自然选择理论,13,2023/3/29,1.r-选择与K-选择r-选择：有利于增大内禀增长率的选择。K-选择：有利于增加竞争能力的选择。进一步将 r-选择的物种称为r-策略 者，K选择的物种称为K策略者,一、繁殖对策
5、,14,2023/3/29,1.r-选择与K-选择,r对策种群 具有使种群增长率最大化的特征：快速发育，小型成体，数量多而个体小的后代，高的繁殖能量和短的世代周期。k对策种群 具有使种群竞争能力最大化的特征：慢速发育，大型成体，数量少而体型大的后代，低的繁殖能量和长的世代周期。,15,2023/3/29,r-策略者是新生境的开拓者，但生存靠机会机会主义者，K策略者是稳定环境的维护者保守主义者。,1.r-选择与K-选择,16,2023/3/29,热带地区物种(气候条件稳定)近于K类对策.蝶 温带或寒带物种(气候条件不稳定)近于r类对策.蚜虫 脊椎动物K,侏罗纪、白垩纪(温暖潮湿,气候稳定)昆虫
6、r,二叠纪、三叠纪(气候条件不定)组成森林树木 K类对策 一年生植物 r类对策,1.r-选择与K-选择,17,2023/3/29,r类与k类对策特征比较,18,2023/3/29,r-对策的优缺点K-对策的优缺点,1.r-选择与K-选择,19,2023/3/29,1.r-选择与K-选择,应该说，r,K-选择只是有机体自然选择的两个基本类型。实际上，在同一个地区，同一生态条件下都能找到许多不同的类型，大多数物种是以一个、几个或大部分特征居于这两个类型之间。因此，将这两个类型看作是连续变化的两个极端更为合适。也就是，生物界的种类存在着“r-K 策略的连续体”（r-K continuum of st
7、rategies).,20,2023/3/29,2、R-、C-和S-选择的生活史模式,C-选择：在资源丰富的可预测生境中的选择，主要将资源分配给生长。（竞争型）R-选择：在资源丰富的临时生境中的选择，主要将资源分配给生殖。（干扰型）S-选择：资源分配的主要方式是分配给维持，在资源有限或由于生理胁迫限制了资源利用的生境中，将主要的资源用于维持存活，这就是胁迫忍耐种。（胁迫忍耐型）,21,2023/3/29,对有害生物按生态对策来分类:r 类有害生物,K 类有害生物.不同类所采取的调控策略不同.,二、生态对策与调控策略,22,2023/3/29,第五节 种内与种间关系,种内的相互作用的主要形式有竞
8、争、自相残杀和利他等种间相互作用的形式主要有竞争、捕食、寄生和互利共生正相互作用：偏利共生、原始合作、互利共生负相互作用：竞争、捕食、寄生、和偏害,23,2023/3/29,第五节 种内与种间关系,一、种内关系Intraspecific relationship在种内关系方面，植物种群与动物种群有很大区别。植物种群除有集群生长的特性外，更主要的是个体之间的密度效应（density effect),反映在个体产量和死亡率上。动物种群主要表现为等级制、领域性、集群和分散等行为上。,24,2023/3/29,（一）、密度效应,密度效应：又叫邻接效应（the effect of neighbours)
9、:在一定时间内，当种群的个体数量增加时，就必定出现邻接个体之间的相互影响，称为密度效应或邻接效应。最后产量恒定法则3/2 自疏法则,2023/3/29,25,（一）、密度效应,最后产量恒定法则在一定范围内，当条件相同时，不管一个种群的密度如何，最后产量差不多总是一样的。Y=W d=Ki,26,2023/3/29,（一）、密度效应,3/2 自疏法则自疏：密度增大后，种群内的部分个体死亡，种群密度有所下降，称为自疏。W=Cd-a W=Cd-3/2 被称为-3/2 自疏法则,27,2023/3/29,（二）动植物的性别生态,（1）植物的性别系统雌雄同花、雌雄同株异花（玉米）、雌雄异株（银杏）（2）动
10、物的婚配制度婚配制度是指种群内婚配的各种类型。高等动物最常见的婚配制度是一雄多雌制，而一雄一雌的单配偶制则是由原始的一雄多雌制进化而来的。决定动物的婚配制度的主要生态因素可能是资源的分布，主要是食物和营巢地在空间和时间上的分布情况。,28,2023/3/29,（三）领域性和社会等级,领域性（territoriality）:动物的个体、家庭，甚至社群所占据的、并积极保卫不让同种其它个体侵入的空间，这种现象称领域性。这种占有领域的行为称领域行为。动物的领域随占有者的体重而变化，受食物品质影响，领域面积随生活史而变化。领域的特征与意义：领域的主要特征有三点：领域是一个固定的区域，且大小可调整；领域受
11、积极保护；领域的使用是排他性的。领域使动物可以得到充足的食物，减少对生殖活动的外来干扰，使安全更有保障。,29,2023/3/29,社会等级（social hierarchy）:动物种群中的各个个体的地位有一定的顺序性。其基础是支配从属关系。支配从属关系有三种基本形式：独霸式：群体内只有一个个体支配全群，其他个体都服从它而不再分等级。单线式：群内个体成单线支配关系，甲制乙，乙制丙以些类推。循环式：甲制乙，乙制丙，而丙又制甲的形式。,（三）领域性和社会等级,30,2023/3/29,（四）他感作用和利它行为,他感作用（allelopathy）：某些植物能分泌一些有害化学物质，阻止别种植物在其周围
12、生长，这种现象称他感作用,或叫异株克生。北美的黑胡桃（Juglans nigra）抑制离树干25m范围内植物的生长，其根抽提物含有化学苯醌，可杀死紫花苜蓿和番茄类植物。,31,2023/3/29,利他（altruism）行为是指一个体牺牲自我而使社群整体或其他个体获得利益的行为。种群和社群都是进化单位。是群体选择的结果 利他行为可以对直系亲属、近亲家族、整个群体有利。,（四）他感作用和利它行为,32,2023/3/29,二、种间关系,物种间相互作用主要有竞争、捕食、寄生和互惠共生。,33,2023/3/29,竞争,种间竞争:是指两个物种或更多物种共同利用同样的有限资源时，产生的相互竞争作用。,
13、（一）种间竞争,2023/3/29,34,（一）种间竞争,1、高斯假说大草履虫和双核小草履虫双核小草履虫和袋状草履虫,两种草履虫，分开培养和混合培养，出现不同生长曲线,35,2023/3/29,（一）种间竞争,1、高斯假说在一个稳定的环境内，两个以上受资源限制的但具有相同资源利用方式的种，不能长期共存在一起，即完全的竞争者不能共存。（竞争排斥原理）,36,2023/3/29,2、Lotka-Volterra种间竞争模型单独生存：dN1/dt=r1N1(K1 N1)/K1 dN2/dt=r2N2(K2 N2)/K2混合时dN1/dt=r1N1(K1-N1-12N2)/K1dN2/dt=r2N2(
14、K2-N2-21 N1)/K2,（一）种间竞争,37,2023/3/29,2、Lotka-Volterra种间竞争模型竞争方程建立在逻辑斯谛方程的基础上.dN1/dt=r1N1(k1-N1-12N2)/k1 dN2/dt=r2N2(k2-N2-21N1)/k2 k1、k2:两竞争物种的环境负荷 12:物种2的竞争系数,2对1的竞争抑制作用;21:物种1的竞争系数,1对2的竞争抑制作用.当没有竞争情况下,12或N2等于0,21或N1等于0;即呈S曲线.,（一）种间竞争,38,2023/3/29,（一）种间竞争,dN1/dt=r1N1(k1-N1-12N2)/k1 dN2/dt=r2N2(k2-N
15、2-21N1)/k2种1胜而种2被排除种2胜而种1被排除两种共存,39,2023/3/29,2、Lotka-Volterra种间竞争模型,dN1/dt=r1N1(k1-N1-12N2)/k1 dN2/dt=r2N2(k2-N2-21N1)/k2 dN1/dt=0 N1K1-12 N2 N1=0,N2=K1/12 N1=K1,N2=0 dN2/dt=0 N2K2 21 N1 N2=0,N1=K2/21 N2=K2,N1=0,40,2023/3/29,2、Lotka-Volterra种间竞争模型,K1,dN1/dt=0 N1K1-12 N2 N1=0,N2=K1/12 N1=K1,N2=0,dN1
16、/dt0,dN1/dt0,dN1/dt=0,41,2023/3/29,2、Lotka-Volterra种间竞争模型,dN2/dt0,dN2/dt=0,dN2/dt0,N2,N1,K2/21,K2,42,2023/3/29,N1取胜,N2灭亡,K1 K2/21,K2 K1/12N1取胜,N2被排挤掉,K1/12,K1,K2/21,K2,N1,N2,43,2023/3/29,N1灭亡,N2取胜,K1 K1/12N2取胜,N1被排挤掉,K1/12,K1,K2/21,K2,N1,N2,44,2023/3/29,不稳定共存,K1 K2/21,K2 K1/12N2和N1出现不稳定的平衡点,K1/12,K1
17、,K2/21,K2,N1,N2,45,2023/3/29,稳定的共存,K1 K2/21,K2 K1/12N2和N1被出现稳定的平衡点,K1/12,K1,K2/21,K2,N1,N2,46,2023/3/29,生态位(niche)是物种在生物群落或生态系统中的地位和作用。,温度,3、生态位理论,47,2023/3/29,3、生态位理论,美国学者J.Grinell最早在生态学中使用生态位的概念，表示划分环境的空间单位和一个物种在环境中的地位，认为生态位是一个种所占有的微环境。指空间生态位(spatial niche)。英国生态学家C.Elton认为生态位指物种在生物群落中的地位和功能作用，强调物种
18、与物种之间的营养关系，只要指营养生态位（trophic niche).,48,2023/3/29,3、生态位理论,1957年，提出了n维生态位。以种在多维空间的适合性(fitness)去确定生态位的边界。并提出了基础生态位(fundamental niche)和实际生态位(realized niche).,49,2023/3/29,3、生态位理论,多维生态位空间(multidimensioanl niche space)：影响有机体的环境变量作为一系列维，多维变量便是n-维空间，称多维生态位空间。或n-维超体积(n-diensional hypervolume)生态位。,温度,温度,温度,猎物
19、大小,猎物大小,取食高度,50,2023/3/29,基础生态位(fundamental niche)：生物群落中，某一物种所栖息的理论上的最大空间，称为基础生态位。实际生态位(realized niche)：生物群落中物种实际占有的生态位空间称实际生态位。,3、生态位理论,51,2023/3/29,3、生态位理论,生态位与生境不同：生态位是物种在群落中所处的地位、功能和环境关系的特征；生境是指物种生活的环境类型的特征。,52,2023/3/29,生态位分化,53,2023/3/29,两物种的资源利用曲线,生态位分化,食物大小,被食数量物,食物大小,食物大小,A,B,C,a,b,a,b,b,a,
20、54,2023/3/29,生态位分化,生态位重叠(niche overlap):两物种生态位空间的相互重叠部分，称生态位重叠。生态位分离(niche separation):种间竞争结果使两物种的生态位发生分化，从而使生态位分开。竞争释放（competion release）:在缺乏竞争者时，物种会扩张其实际生态位，这种现象称竞争释放。,55,2023/3/29,五种北美莺同以云杉为生，分处不同的位置，达到避开竞争的效果。,56,2023/3/29,3、生态位理论,一个稳定的群落中，由于各种群在群落中具有各自的生态位，种群间能避免直接的竞争，从而保证了群落的稳定；一个相互起作用的、生态位分化的
21、种群系统，各种群在他们对群落的时间、空间和资源的利用方面都趋向于互相补充而不是直接竞争。因此，由多个种群组成的生物群落，要比单一种群的群落更能有效地利用环境资源，维持长期较高的生产力，具有更大的稳定性。,57,2023/3/29,（二）捕食作用,草食作用和植物防御捕食者和猎物的协同进化协同进化：彼此在进化过程和方向上的相互作用，即协同进化。植物的防御与动物的适应,2023/3/29,58,（三）寄生和共生,寄生（parasitism）:一种从另一种生物的体液、组织或已消化物质中获取营养，并对宿主造成危害的情况。,一只鸟里里外外寄生物约20多种,2023/3/29,59,共生,偏利共生：仅对一方有利的共生。互利共生（mutualism）:不同种两个个体间的一种互惠关系，可增加双方的适合度。互利共生的类型：有花植物和传粉动物的互利共生，蜜蜂和植物动物消化道中的互利共生，反刍动物和胃纤毛虫高等植物与真菌的互利共生，菌根,白蚁消化道中原生动物帮助白蚁消化木屑这是一种互利共生。,60,2023/3/29,第四章 群落生态学,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,
