种群及其基本概念.ppt

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1、第三章 种群及其基本概念,2004年11月,本章概要,第一节 种群的概念第二节 种群的动态一、种群的密度和分布二、种群统计学三、种群的增长模型四、自然种群的数量变动第三节 种群的空间格局第四节 种群调节一、气候学派二、生物学派三、食物因素四、自动调节学说,2004年11月,种群是生态学各层级中最重要的一个层次它具有许多不同于个体的特征，是群落结构与功能的最基本单位，许多与环境变化相联系的生物变化都发生在这一层次，因此，它也是物种适应的单位。,2004年11月,第一节 种群的概念,种群是生态学的重要概念之一。它是一定空间中同种个体的组合。可以相互进行杂交，具有一定结构，一定遗传特性。种群是物种在

2、自然界中存在的基本单位。种群是一个演化单位。又是生物群落的基本组成单位。,2004年11月,种群（population）概念,种群是生物在一定时、空条件下由同种个体组成的群体。种群特征表现：1.时、空特征，及相对性 2.物种特征：同种个体 3.数量特征：一定数量组成的群体 系统和系统特征,2004年11月,种群生态学与种群生物学,种群生态学 研究生物种群与环境相互作用关系 种群特征 种群动态 种群增长 种群调节 种群相互作用 种间关系,种群生物学 包括种群生态学与种群遗传学的内容 种群基因频率的变化 自然选择 物种形成 进化对策,2004年11月,第二节 种群的动态,种群动态是研究种群数量在时

3、间和空间上的变动规律，种群的数量或密度；种群的分布；种群的数量变动和扩散迁移；种群调节。一、种群的密度和分布（一）数量统计：标志数重捕个体数重捕中标记数样地上个体总数（二）单体生物和构件生物即（动物种群和植物种群的区别）,2004年11月,二、种群统计学种群特征：种群密度；初级种群参数，包括：出生率、死亡率、迁入迁出率；次级种群参数，包括：性比、年龄分布、种群增长率。（一）种群结构和性比种群的年龄结构是指不同年龄组的个体在种群内的比例和配置情况。,a 增长型种群b 稳定型种群c 下降型种群,2004年11月,（二）生命表的编制简单的生命表根据各年龄组的存活或死亡数据编制。生命表可以提供三方面信

4、息：存活曲线死亡率曲线生命期望,（三）动态生命表和静态生命表（四）综合生命表（五）种群增长率和内禀增长率,2004年11月,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 N种群大小；t时间；种群的周限增长率2.种群连续增长模型 Nt=N0ert N种群大小；t时间；r瞬时增长率（二）与密度有关的种群增长模型逻辑斯蒂方程 dN/dt=rN(1-N/K),2004年11月,逻辑斯蒂曲线的意义,它是许多两个相互作用种群增长模型的基础。它也是渔业、林业、农业等实践领域中，确定最大持续生产量的主要模型。模型中的两个参数r、K，已经成为生物进化对策理论中的重要概念。,

5、2004年11月,环颈雉引入 华盛顿州的一个小岛 1937-1942,绵羊引入澳大利亚 塔斯马尼亚1814-1934,引入新环境中的动物种群增长曲线,2004年11月,四、自然种群的数量变动（一）种群增长（二）季节消长（三）不规则波动（四）周期性波动（五）种群的暴发（六）种群平衡（七）种群的衰落与灭亡（八）生态入侵,2004年11月,第三节 种群的空间格局,组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局，成为种群空间格局或内分布型。大致可以分为3类：均匀型、随机型、成群型。,2004年11月,空间格局的检验方法：检验指标：方差/平均数比率，即s2/m。m=fx/ns2=(fx)2-(fx)2/n

6、/(n-1)x样本中某种个体数f含x个体样方的出现频率n样本总数种群空间格局研究是静态研究，比较适用于植物、定居或不太活动的动物，也适用于测量鼠穴、鸟巢等栖息地的空间的分布。,2004年11月,第四节 种群调节,种群的数量变动，反映着两组相互矛盾的过程（出生和死亡，迁入和迁出）相互作用的综合结果。影响因素：影响出生率，死亡率和迁移率的一切因素,2004年11月,一种群调节的概念,种群调节的概念：凡影响种群的出生率/死亡率、迁入/迁出，从而对种群的数量进行控制的种群内外因素共同作用的结果表现为对种群数量调节。相关概念（略）种群调节(population regulation)：存在平衡密度；超过

7、平衡点，调节降低；低于平衡点，调节增长。种群控制(population control)：人工对动物种群数量的控制。种群限制(population limitation)：数量减少；不致过渡上升。,2004年11月,二 种群调节研究历史（略）,研究历史 霍华德和菲克斯(Howard and Fiske,1911)，研究引入寄生物控制森林害虫舞毒蛾和棕尾蛾时提出导致动物死亡的因素有两类：灾变性（catastrophic）和选择性（facultative）的因素。种群的平衡需选择性因素才能保持。史密斯(Smith,1935)同意Howard等的意见并明确划分非密度制约性(density-indep

8、endent)和密度制约性(density-dependent)因素，前者如天气条件，pH值，污染物等等。密度制约/非密度制约性因素的说明,2004年11月,主要学派：一、气候学派二、生物学派三、食物学派四、自动调节学说（一）行为调节（二）内分泌调节（三）遗传调节,2004年11月,2004年11月,4 8 12 4 8 12 4 8 12 月,N 60 40 60 40,每平方米的蓟马数量,蓟马（Thripidae）成虫种群季节消长,1932-33,1933-34,1934-35,1935-36,1936-37,1937-38,2004年11月,生态入侵,1 概念：由人类有/无意识地将非本地

9、区系的物种带入，因该物种适宜在该地区栖息繁衍而种群不断扩大，并扩展分布区的过程。2.实例：澳洲，美国，国内（紫茎泽兰及其他）,2004年11月,自然因素 种群结构 因素 人为因素,下降,增长,2004年11月,影响种群数量变化的因素,1 自然环境因素 气候 温度 湿度 风力、风向 土壤 日照 强度 周期 高度 等等,2 种群结构因素 出生率/死亡率 迁入/迁出 密度 性比 年龄结构 种群行为特征 种间关系,3 人为因素 引种 环境改变 过度猎取 砍伐过度 利用过度 人口增长,2004年11月,Sinclair(1989)区分3个概念：种群限制(population limitation)、种群

10、调节(population regulation)和种群控制(population control)。种群限制指限制过程导致种群密度不致于出现过渡增长；种群调节指当种群偏离平衡密度时，使种群回到原来的平衡位置；知群控制指人为作用，如对病虫害的人为控制。Sinclair认为各学派、学说的争论在于术语不明，显然调节必然是密度制约的。Gaston&Lawton(1987)，应用各种不同的方法检验了自然种群数量统计结果，认为结论是这些方法都不是完全可以信赖。认为最有效的方法是使用人工干扰的方法使种群密度降低，然后观察其是否恢复原有密度。黄石公园马鹿(Cervus elaphus)因此：种群有无调节能力

11、，可划分为有调节种群和无调节种群。显然调节因素必然具有密度制约的效应。,2004年11月,气候学说,代表人物Andrewartha and Birch,1954 主要内容：种群数量的波动性，非稳定性。与种群数量变动有关的各种种群参数受气候因素影响强烈。种群数量剧增与天气的变化明显相关。讨论气候学说的其他例证,2004年11月,食物因素说,代表人物 Lark(1954)主要内容：1、高密度时出生率受到抑制，但不足以种群数量的减少。2、密度制约性死亡调节鸟类种群数量。3、引起鸟类密度制约性死亡的主要原因有：食物短缺、捕食和疾病，其中决定因素是食物。4、食物丰富，幼体生命力增强，死亡率降低,2004

12、年11月,行为调节说,代表人物 Wyun-Edwards,内容：种群行为导致生殖群体数目下降从而调节种群数量，或社群行为导致在食物不足的条件社群等级低的个体被排除，从而种群数量得以调节。,2004年11月,内分泌调节说,代表：Christian,内容：高密度种群的社群紧张导致内分泌失调，得以调节种群数量,2004年11月,遗传调节说种内调节说,1代表：Chitty；2内容,种群中遗传2型个体交替主导种群导致种群数量变化。,2004年11月,31,注：LX,TX ex,达尔山羊(Ovis dalli dalli)静态生命表,0.50,1.5,1.5,1000.0,3,3,2,13-14,1.00

13、,6.0,4.5,500.0,3,6,4,12-13,0.04,57,51,937.5,90,96,28,11-12,0.92,237,174,619.0,156,252,153,10-11,1.31,576.5,345.5,426.0,187,439,267,9-10,1.89,1081.5,505.1,234.2,21,571,347,8-9,2.64,1687,605.5,107.8,69,640,389,7-8,3.42,2351,664,69.8,48,688,418,6-7,4.17,3062,711,62.7,46,734,446,5-6,4.99,3811,749,19.3,3

14、0,764,465,4-5,5.90,4581,770,15.5,12,776,472,3-4,6.80,5363.5,782.5,16.7,13,789,480,2-3,7.69,6158.5,795,15.0,12,801,487,1-2,7.43,7032,837.5,153.0,145,946,575,0.5-1,8.01,8005,937,54.0,54,1000,608,0.5,ex,Tx,Lx,qx,dx,lx,nx,X,2004年11月,32,藤壶(Balanus glandula)动态生命表,以初始种群大小为1000计算,-,-,-,0,9,0.50,1.000,14,14,

15、8,1.50,0.000,0,14,7,1.12,0.693,32,46,6,1.45,0.409,31,77,5,1.89,0.290,32,109,4,2.35,0.225,32,141,3,2.18,0.412,98,239,2,1.97,0.452,198,437,1,1.58,0.563,563,1000,0,ex,qx,dx,lx,年龄组,2004年11月,33,指数增长 罗辑斯蒂增长 N dN/dtNdN/dt(K-N)/k 1-(K=n)/K 02 2.122.1 0.9980.002 15.7 6.05.75.9 0.9940.006 216.3 17.216.117 0.9

16、840.016 316.7 49.044.745 0.9550.045 4133.4 140.0117.9102 0.8820.118 5381.1 400.2276.4210 0.7240.276 5.921000.4 1051.5500.0262.5 0.5000.500 61089 1143522262 0.4790.522 73112 3268757193 0.2430.757 88894 933989995 0.1010.899 93104 310496238 0.0380.962 7104 810498614 0.0140.986 2105 21059955 0.0050.995 126105 61059981.8 0.0020.998,假象动物种群的指数增长和罗辑斯蒂增长,rk/4=262.5,2004年11月,34,时滞对离散时代的动物种群数量变动的影响,t,N,Neq.,B=.0135,B=0.011,L1.0,B=.008,.25L1,模型：Nt+1=1-B(nt-1-Neq Nt,2004年11月,35,时间,种群大小,种群动态的几种表现形式,种群增长,种群衰落,种群周期性波动,种群不规则波动,平衡水平,种群稳定,