高中生物竞赛生态学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

关于生态学学习推荐教材：基础生态学牛翠娟等主编生态学Theeconomyofnature另外还能够参考孙濡泳老师动物生态学原理第1页关于生态学学习两点提议：1、对于处于备考状态高年级同学来说，书本复习已经不再是当前学习重点，现阶段主要经过题目练习，讲义串联知识点来丰富巩固知识。2、对于高一刚开始接触生物学竞赛同学，个人提议选取一本好教材阅读，多记笔记，多进行总结，既是对知识梳理，也对之后复习提供依据。第2页什么是生态学 关于生态学定义不一样生态学家有着不一样看法，在本课程学习中，我们沿用生态学最初定义生态学作为一个学科名词，是由Haeckel在1866年首次提出：生态学是硕士物体与周围环境相互关系。第3页生态学研究对象即关注内容第4页（略）生生物物体体：生生态态学学最最基基本本单单位位。在在生生物物界界没没有有更更小小生生态态学学单单位位，诸诸如如，器器官官、细细胞胞或或分子在环境中没有独立生命。分子在环境中没有独立生命。种种群群：生生活活在在一一起起同同类类生生物物体体。种种群群含含有有潜潜在在无无限限增增加加能能力力，其其数数量量得得以以时时时时维维持持是是因因为为新新个个体体出出生生替替换换了了死死亡亡个个体体。种种群群还还含含有有个个体体所所没没有有其其它它特特征征，诸诸如如，地地理理分分布界限、密度、大小和组成改变。布界限、密度、大小和组成改变。群落：群落：生活在同一地域许多不一样种类种群。生活在同一地域许多不一样种类种群。群落中种群以不一样方式相互作用。群落中种群以不一样方式相互作用。生生态态系系统统：生生物物体体集集合合与与其其物物理理和和化化学学环环境境组组成成了了生生态态系系统统，是是大大而而复复杂杂生生态态学学系系统，包含成千上万生活在各种不一样环境中生物种类。统，包含成千上万生活在各种不一样环境中生物种类。生生物物圈圈：全全部部生生态态系系统统彼彼此此联联合合成成为为生生物物圈圈，包包含含地地球球上上全全部部环环境境和和生生物物体体。在在生生物圈外部一切，就是入射到地球表面太阳光和宇宙黑冷。物圈外部一切，就是入射到地球表面太阳光和宇宙黑冷。第5页个体生态学生物与环境第6页一、基础概念环境环境（environment）是指某一特定生物体或生物群体生活空间外界自然条件总和。环境概念是相正确大环境（地域、地球、宇宙）、小环境，其中小环境更为主要生态因子生态因子（ecologicalfactor）在环境因子中对生物生活起直接作用或其生长发育所必需因子。在生态学中，将有机体生活和发育不可缺乏生态因子（食物、热、氧气等对于动物，CO2和水对于植物）称为生存条件生存条件（Existense Condition）。特定群落生态因子总和（无机环境）称为生境生境（Habitat）。生态因子按不一样标准可进行不一样分类生态因子作用特征：生态因子作用特征：综合作用、主导因子、阶段性、直接与间接、不可替换与赔偿性第7页生态因子分类二、生态因子分类属性非生物因子（Abiotic Factor）：温度、光、水、PH、氧等理化因子。生物因子（Biotic Factor）：同种和异种生物。性质气候因子（Climatic Factor）：非生物因子。土地因子（Edaphic Factor）：既包含生物因子，又包含非生物因子。生物因子（Biotic Factor）：生物因子。人为因子（Anthropogenic Factor）：生物因子。稳定因子：决定生物栖居和分布。变动因子：周期性变动因子和无规律变动因子。分别影响分布和数量。稳 定性是否种群数量有响应密密度度制制约约因因子子：作用强度与种群密度相关，如食物、天敌，可起到调整种群数量作用非密度制约因子：非密度制约因子：强度与密度无关第8页一、基础概念1、利比希最小因子定律（利比希最小因子定律（Liebigs law of minimum）低于某种生物需要最小量任何特定因子，是决定该种生物生存和分布根本原因。（该定律只在物质和能量输入和输出处于平衡状态时，才能应用。且该定律未考虑该定律只在物质和能量输入和输出处于平衡状态时，才能应用。且该定律未考虑生态因子赔偿性）生态因子赔偿性）2、限制因子定律（、限制因子定律（Law of limiting factors）（Blackman，1905）任何生态因子，当靠近或超出某种生物耐受性极限而阻止其生存、生长、繁殖或扩散时，这个原因称为限制因子。3、耐受性定律（耐受性定律（law of tolerance）（Shelford，1913）任何一个生态因子在数量上或质量上不足或过多，即当其靠近或到达某种生物耐受程度时会使该种生物衰退或不能生存。第9页一、基础概念关于耐受性定理深入阐释：生物耐受范围因发育时期、季节、环境条件（生态因子）不一样而改变。繁殖期，幼体耐受范围低。不一样生物对同一生态因子耐受幅不一样。耐受性很宽生物分布普通较广。当某一生态因子不是处于最适量时，生物对其它因子耐受范围可能随之缩小（例子见下张）生物实际耐受范围（生态耐受）几乎都比潜在范围（生理耐受）狭窄。这可能是因为：在不利条件影响下，提升了对基础代谢生理调整代价；生态环境中辅助因子降低了代谢强度上限或下限水平。生物耐受范围普通都有其低限、高限和最适点。不过，对于某一生态因子，在自然界生物常不在最适范围内地方生活，而在不很适宜地方生活，这可能是因为其它生态因子起着决定作用（比如竞争、捕食等）。第10页第11页一、基础概念依据耐受性定律，生态学家发展出了生态幅定义：每一个生物对每一个生态因子都有一个耐受范围，即有一个生态上最每一个生物对每一个生态因子都有一个耐受范围，即有一个生态上最低点和最高点。在最低点和最高点之间范围即为生态幅。低点和最高点。在最低点和最高点之间范围即为生态幅。生态幅在生物不一样时期是有改变，普通而言繁殖期时生态幅是最窄。所以繁殖期往往为生物生存临界期。生态幅由遗传决定，但可由驯化和生物本身调整（内稳态）来扩生态幅。第12页一、基础概念生态幅生态幅“广广”与与“狭狭”生态幅适应生态幅适应第13页二、生物对生态因子适应适应三种形式适应三种形式形态结构（形态结构（发育反应（不可逆）发育反应（不可逆）生理（生理（结构上（不可逆）与驯化结构上（不可逆）与驯化）行为适应（行为适应（最为复杂多样迷人（迁移、贮存、休眠）最为复杂多样迷人（迁移、贮存、休眠）第14页火炬松蝗虫第15页生物与光光对生物影响主要表达在三个方面：光质、光强与光照周期光质、光强与光照周期（一）光质改变（一）光质改变 1.空间：高纬度，短波光少；高海拔，短波光多，紫外线影响植 物生长和分布。2.时间：季节，夏天短波光多，冬天短波光少。日，中午短波光多，早晚长波光多。3.地貌：陆地，主要被植物叶子吸收和反射。水体，水体吸收和散射作用强，大部分红外线被吸收，红光在4m深地方强度只有1%。紫蓝光散射（水色），绿光深入水中。第16页生物与光（二）、光强度改变 太阳常数为1.94卡/厘米2/分钟(Cal/cm2/m)1.空间：高纬度，低强度；低纬度荒漠年平均光强200KCal/cm2，北极为120KCal/cm2。高海拔，高强度；海拔1000米，入射光能70，海平面为50。坡向：南坡、平地和北坡强度越来越低。与坡度相关，不一样纬度最强光照坡度不一样。2.时间：季节，夏天高强度；冬天强度低 日，中午强度最高；早晚强度较低3.生态系统：上层，强度大；下层，强度低。（植物和水体都分层。清澈静止水体15米深处，50衰减。依据光照强度将水体分为：光亮带（euphotic zone）：光合作用大于等于代谢能。弱光带（dysphotic zone）：光合作用小于代谢能。无光带（aphotic zone）：无光合作用）第17页生物与光（三）、光照周期(Photoperiod)北半球：夏至最长，冬至最短。南半球：相反赤道：昼夜平分两极：六个月白天，六个月黑夜。第18页生物与光（光质）1.植物：主要表达在光合作用适应上 陆生植物主要吸收红光和蓝光，高山紫外抑制茎伸长；海水表层绿色植物也吸收红光和蓝光；海水深层红藻、紫菜等有效利用绿光。2、动物：灵长类、鸟类、鱼类、节肢动物等都有很发达色觉。不一样发育阶段对光质反应不一样，如红光促进鸡繁殖，抑制啄肛，短波光（蓝光）有利于生长。紫外光杀菌、促进VD合成。长波光是地球主要热量起源，对外温动物代谢活动影响较大 鱼类对绿、蓝、红光比较敏感。第19页生物与光（光强）形态方面形态方面：植物：向性生长、黄化现象。动物：视觉器官生长。弱光环境下动物视觉器官退化 （光强与视细胞？）（光强与视细胞？）生理方面：生理方面：植物：光强与光合作用（光饱和点、光赔偿点见下页）动物：猫科动物瞳孔调整。行为方面：行为方面：光照强度决定动物开始活动时间。依据动物活动时间将动物分为：昼行性动物：多数鸟类、灵长类、有蹄类等；夜行性动物：夜猴、蝙蝠、家鼠等。鳖属夜行性，光照强度（10-3000lux）越低，摄食量越大，生长越快。大麻哈鱼、鲽类等必须有一定光照强度才能摄食。多数鸟类在光亮时活动，但光照过强时也抑制其活动。第20页生物与光（光强）1.陆生植物（1）不一样种类：阳地植物：光赔偿点较高，光饱和点普通也较高，可利用强光，如杨、柳、桦等。阴地植物：光饱和点较低，光赔偿点普通较低，可有效利用弱光，如云杉、人参、三七等。（2）不一样时期：苗期和生育后期光饱和点较低，生长旺期光饱和点较高。（3）群体比单体更有效利用光。2.水生植物 只能生活在水体透光带（1-数百米）。第21页特征阳地植物叶阴地植物叶形态特征枝叶叶片角质层气孔栅栏组织稀疏较小发达较多发达茂盛较大、薄不发达较少不发达生理特征细胞汁液浓度蒸腾作用CO2赔偿点光强度光合作用光饱和点RUPP羧化酶可溶性蛋白（=酶）+高高+低低+第22页生物与光（光周期）光周期主要影响、决定生物节律行为光周期主要影响、决定生物节律行为（昼夜节律与光周期现象）即使有些节律行为（昼夜节律最为经典）是内源性（生物钟），但光周期也可作为定时原因将生物内源拟昼夜节律与外部环境改变相统一。生物光周期现象生物光周期现象 指对日照长短规律性改变反应，这种现象在动植物中都很普遍，光周期作为一个引发要素引发了生物一系列反应为何是光？因为光改变最稳定，最规律第23页生物与光（光周期）1.植物：光周期影响植物生长发育和繁殖 依据其开花与光照周期关系，将植物分为：长日照植物：日照时间超出一定数值（因种而异）才能开花。如冬小 麦、油菜、萝卜。短日照植物：日照时间少于一定数值（因种而异）才能开花。如玉米、大豆、烟草、棉、麻等。日中性植物：光照时间与开花无关。如黄瓜、番茄、蒲公英等。中日性植物：昼夜长度靠近相等时才开花。仅少数热带植物 （时令花卉培育采取技术之一就是人工限光、补光）第24页生物与光（光周期）动物：光周期对动物影响表现在以下几个方面：（1 1）决定动物迁徙、迁移或洄游时间；）决定动物迁徙、迁移或洄游时间；（2 2）影响鸟兽换羽、毛（短光照、限食、限水）；）影响鸟兽换羽、毛（短光照、限食、限水）；（3 3）影响动物生殖时间（经过下丘脑影响激素水平）。）影响动物生殖时间（经过下丘脑影响激素水平）。长日照动物：春季繁殖（田鼠，刺猬等）短日照动物：冬季交配，但因为孕期长，实际为春夏繁殖（羊，鹿等）（4 4）影响动物冬眠和滞育（常与温度相关）。）影响动物冬眠和滞育（常与温度相关）。第25页生物与光例题：15.（全国卷72）以下相关生物对光有各种适应方式说法中，正确是：（2分）A海洋潮间带绿藻、褐藻、红藻等不一样藻类分布反应了其对光照强度适应B昼行性动物与夜行性动物不一样反应了动物对光周期适应C昆虫滞育通常是由光周期决定D鸟类换羽是由日照长度改变诱导第26页生物与温度一、温度分布主要决定原因 地球上温度取决于该地域太阳辐射（与其地域相关）和地貌。太阳辐射：赤道辐射强度最大，温度最高。高纬度地域，太阳入射角度较大，单位辐射面积较大，太阳光穿透大气层厚度较大，单位面积辐射强度小，温度低。两极地域太阳辐射仅为赤道40，温度最低。高海拔地域，太阳辐射较强，但因为风作用，热散失快，所以温度较低。第27页生物与温度2.地貌：陆地吸热和散热均较快，温度改变大（年、昼夜）海洋吸热和散热均较慢，温度改变小（年、昼夜）地貌在其它方面也会影响温度。秦岭、南陵作为不一样生物带分界限。封闭谷底与盆地常形成逆温（下冷上热）现象（夜晚冷气团下沉造成。在温带地域，水体温度往往成层，且四季有差异。这对于湖泊生态系统生产力改变有重大影响。（以淡水为例，夏季分层，上层热，下层冷，中层改变大；秋季环流，冬季上层0，下层4；秋季风力环流。）第28页生物与温度温度影响生物发育：有效积温法则温度影响生物发育：有效积温法则（1）概念：植物和一些变温动物完成某一发育阶段所需总热量（有效积温）是一个常数。K=N*T (式中K为有效积温，N为发育时间，T为平均温度)生物都有一个发育起点温度（发育阈温度或生物学零度C），所以，应对平均温度进行修饰。上式变为：K=N*(T-C)或 T=C+K/N,温度T与发育时间N呈双曲线关系，因为发育速度V=1/N,所以，T=C+KV，温度与发育速度呈线性关系第29页生物与温度（2）有效积温法则应用：预测生物发生时代数；预测生物地理分布北界，整年有效积温大于K；预测害虫明年发生程度 推算生物年发生历；据此制订农业气候规划，合理安排作物，预报农时。（1）不足：有效积温和发育起点温度是在恒温下测得，变温下昆虫发育较快。温度和发育速度关系为S型，而非直线型。生物生长还受温度外其它原因影响，如长日照促进小麦发育。不能用于休眠、滞育生物时代数计算。第30页生物与温度极端温度：（1）低温：温度低于一定数值，生物会因低温而受害，该值称为临界温度。低于临界温度生物受冷害；低于0受冻害（生物体内形成冰晶）(霜害)。（2）高温：生物呼吸加强，多因体液不平衡所致（缺水、代谢物积累、蛋白质凝固）。植物：光合作用下降；呼吸作用加强；水分代谢不平衡；代谢物积累；蛋白质凝固。动物：呼吸作用加强；排泄失调；蛋白质凝固，酶失活；神经麻痹。第31页生物与温度生物适应：植物对低温适应：植物对低温适应：形态上：形态上：叶片表面有油类物质；芽具鳞片；体表具蜡粉和密毛；矮小。生理上：生理上：水分降低，糖、脂、色素增加，以降低细胞冰点；吸收光谱增宽，能吸收红 外线。植物对高温适应：植物对高温适应：形态上形态上：一些植物生有密绒毛和鳞片，体呈白色，可反射部分光线；叶片垂直排列；木栓层厚 生理上：生理上：含水少，糖、盐浓度高；蒸腾作用旺盛。第32页生物与温度动物对低温适应：形态上：形态上：皮下脂肪增厚、增加羽、毛厚度。外温动物增加色素。贝格曼规律贝格曼规律：恒温动物在严寒地域个体较大（使单位体重热散失降低）阿伦规律：阿伦规律：恒温动物在严寒环境中突出部位（耳、四肢、尾）有变短趋 势。（北极狐、赤狐和大耳狐）第33页生物与温度动物对低温适应：生理上生理上：1、增加产热：提升基础代谢率和非颤动性产热。在暴冷环境下还可经过颤 抖发烧。非颤动性产热主要存在于小型哺乳类褐色脂肪和鸟类肌肉组织。2、局部异温性：经过逆流热交换降低体表热散失。行为上：行为上：外温动物、异温动物冬眠。迁徙，与动物集群（集群可改变小生境）第34页生物与温度动物对高温适应：形态上：形态上：皮毛在一定程度上能够隔热，夏季毛色变浅生理上：生理上：适当放松恒温性，增强对高体温耐受性。行为上：行为上：夜出加穴居，黄鼠将身体贴到凉洞穴壁上，利用传导增加散热夏眠或夏季滞育第35页生物与温度4.温度与动物寿命关系：变温动物在较冷环境中寿命较长，恒温动物在最适温度寿命较长。某一特定温度下生殖力最强。普通在最适温度以下。6(全国卷26)以下关于动物对温度适应说法正确是A.在低温条件下，变温动物寿命较长，伴随温度增高，其平均寿命缩短B.温暖地域，变温动物完成发育史比在冷地域为慢C.常温动物在低温下保持恒定体温，而变温动物体温随环境温度升高而有对应改变D.温度是动物分布限制因子，最主要是地域平均温度第36页生物与水分1、水是生物生活和生存必要条件，陆生生物保水是第一性，水生生物不能离开水，还有调整渗透压问题。高温、低温、盐胁迫在分子层面上都汇聚到渗透胁迫之上。高温、低温、盐胁迫在分子层面上都汇聚到渗透胁迫之上。2、水粘滞性大，水生动物运动阻力大，浮力也大 植物借其浮力而不下沉，有含有充满气体球形物；单细胞浮游植物含油滴。鱼类利用脂肪、降低骨骼和盐分、充气鳔等增加浮力。以流线体型快速运动。因浮力大，水生动物体型也大3、水与生物呼吸 水含氧量低、粘滞性大。植物有发达通气系统，叶片薄、带状。与陆生动物相比，水生动物呼吸耗能大。第37页生物与水分水生生物渗透压适应。水生植物：普通与环境等渗，无调整问题。沿海沼泽红树林生物面临高渗环境。主要是生理适应：提升小分子物质浓度 提升渗透压，根部向外排盐，降低蒸腾。水生动物：淡水变形虫，淡水变形虫，处于低渗环境，有伸缩泡排水，而海洋生物则无（动物学知识）两栖类：两栖类：淡水中皮肤取盐，肾排稀尿，水渗透进入体内陆地上，皮肤从潮湿环境中渗透吸水，若失水，膀胱上皮重吸收盐水两栖，使机体高渗，被动吸水，拒绝喝水引入盐分第38页生物与水分水生生物渗透压适应。鱼类渗透压调整：淡水鱼：淡水鱼：体内高渗、体外低渗；大量排低渗尿，维持水平衡。丢失溶质从食物中取得海洋硬骨鱼：海洋硬骨鱼：体内低渗、体外高渗；吞海水，补充水；少排尿，节约水；多出盐，从 鳃排。海洋软骨鱼：海洋软骨鱼：内外等渗；靠尿素等特殊物质维持体内高渗。因为尿素有毒，需要氧化三甲 胺存在广盐性洄游鱼类广盐性洄游鱼类：淡水硬骨鱼+海洋硬骨鱼第39页等等渗渗动动物物：海海洋洋无无脊脊椎椎动动物物，如如海海胆胆、贻贻贝贝。不不需需调整。调整。高高渗渗动动物物：（排排除除多多出出水水并并吸吸收收离离子子）海海月月水水母母、枪枪乌乌贼贼、龙龙虾虾等等，以以排排泄泄器器官官排排除除多多出出水水。海海洋洋软软骨鱼，肾脏排稀尿，直肠腺调整离子。骨鱼，肾脏排稀尿，直肠腺调整离子。低低渗渗动动物物：（摄摄取取水水分分并并排排出出离离子子）海海洋洋硬硬骨骨鱼鱼，大量饮水，以排泄器官和盐腺排出溶质。大量饮水，以排泄器官和盐腺排出溶质。其其它它海海洋洋动动物物：爬爬行行动动物物具具盐盐腺腺（鼻鼻、侧侧鼻鼻、舌舌下下、围眶腺），海鸟具鼻腺，海兽排高浓度尿。围眶腺），海鸟具鼻腺，海兽排高浓度尿。第40页 淡淡水水动动物物均均为为高高渗渗，排排泄泄器器官官排排稀稀尿尿，摄摄取取食食物物和和经经过过鳃鳃吸吸收收钠钠等等离子以补充溶质。离子以补充溶质。第41页生物与水分陆生生物对水分适应保水是陆生生物主要任务之一！植物：植物：形态上：形态上：具细毛、棘刺（散热、遮光）、蜡质表皮；生理上：生理上：气门可自动开关，气孔陷于叶中（调整蒸腾）摄CO2快速（生化）、转化储存，晚上行光合作用。（调整光合C4与景天酸 路径）第42页生物与水分动物：形态上：形态上：节肢动物体表角质层及蜡纸层、爬行动物体表鳞片、昆虫气孔开放与关闭、多数陆生动物呼吸道长，呼吸含有逆流交换（降温冷却）机理等。羊膜卵！（联络动物学上与登陆相关知识）生理上：生理上：亨利氏袢越长（对应肾脏髓质越厚），尿浓缩越高；排泄物为尿素和尿酸鸟类、爬行类大肠和泄殖腔以及昆虫直肠有重吸水作用。提升对高体温耐受，降低蒸发散热也是一个保水机制。行为上：行为上：夏眠、滞育、昼伏夜出（普通与高温联络在一起）第43页适应组合（adaptive suites）生物对一组特定环境条件适应表现出彼此之间相互关联性，这一整套协同适应组合。第44页1.植物适应组合（以沙漠环境为例）常绿植物表皮增厚、降低气孔数目、形成卷叶等适应干旱环境，对于沙漠环境是不够，最耐旱肉质植物将雨季吸收（大量水分储存在根、茎、叶中，同时它仅在晚间打开气孔，并吸收环境中CO2，合成有机酸储存在组织中，白天有机酸脱羧将CO2释放出来，供低水平光合作用使用。第45页2.动物适应组合（以沙漠环境为例）骆驼清晨取食有露珠植物嫩枝叶或多汁植物取得必需水分，尿浓缩降低水损失；驼峰和体腔中储存脂肪，代谢时可产生代谢水；白天体温升高减缓吸热过程，晚上散热时，皮下脂肪转移到驼峰中，加紧散热，体温改变降低出汗失水；骆驼一次饮水量大。第46页种群生态学种群动态与生活史对策第47页基本概念种群种群是指在同一时期内占有一定空间同种生物个体集合 空间特征空间特征:一定分布区域 数量特征：数量特征：种群密度是随时间变动 遗传特征：遗传特征：种群含有一个基因库，库与库之间存在（一定程度）隔离，库内能够交 流种群是物种存在基本单位，是生物进化基本单位，是群落组成基本单位。第48页种群动态（种群生态学关键问题）种群密度绝对密度：绝对密度：1.总量调查：对一个区域内种群全部个体进行统计调查。（大型哺乳类调查）2.取样调查：样方法、标识重捕法、去除取样法。相对密度相对密度：能取得表示种群数量高低相对指标。1.直接数量指标：捕捉率、遇见率2.间接数量指标：粪堆数（多利用此估算大、中型狩猎动物如：兔、鹿等。）、鸣叫次数（普通是针对鸟类）、毛皮收购统计（适合用于产毛皮动物）、单位渔努力捕捞鱼数量或生物量（适合用于常见能捕捉鱼类）。第49页种群密度调查非洲恩格仑格罗火山口狮子，吻部须毛排列方式能够进行个体识别。经过搜集游客照片，理清种群在不一样时段改变情况。总数量统计第50页种群密度调查样方法：样方法：1样方必须具备代表性，能够随机取样。2样方面积到达全部面积一定百分比3样方能够均匀分布或者随机分布不一样物种采取方法不一样植物：样方法兽类：样线法鸟类：样点法（栖息地：分层）经过面积物种曲线来确定最小样方面积（在此面积里面，群落组成得以充分表现（Ellenberg，1974）即样方应具备代表性。即样方应具备代表性。组成群落种类越丰富，其最小面积越大。组成群落种类越丰富，其最小面积越大。如我国云南西双版纳热带雨林热带雨林，最小面积为2500M2，北方针叶林北方针叶林为400M2，落叶阔落叶阔叶林叶林为100M2，草原灌丛草原灌丛为25100M2，草原草原为14M2。第51页种群密度调查标标识识重重捕捕法法：用于不停移动位置直接记数很困难动物。在调查样地上，随机捕捉一部分个体进行标识后释放，经一定时限后重捕。原理：原理：N:M=n:m其中M：标识个体数n：重捕个体数m：重捕样中标识数N：样地上个体总数。这个方法最早由林肯提出，所以又被称作林肯指数法，又被称作皮特森法标志重捕法基本假设：标志重捕法基本假设：1、目标种群在抽样期间没有出生,死亡,迁入与迁出2、标识在第二次捕捉时不被丢失;3、标识个体不应比未标识个体承受更高死亡率;4、标识和未标识个体能混合自如,其空间分布是一样5、在第二次捕捉中,全部个体,标识和未标记,被捕捉概率相等第52页种群密度调查相对密度A直接数量指标-捕捉trapping1、夹日法：在同一生境中，沿直线或方格布夹100个，或用其它方案进行捕鼠，将结果用捕捉百分率表示。2、红外相机捕捉技术间接数量指标（将间接动物指标转换为直接数量指标,一定要慎之又慎!）举例：粪堆计数两天后，新增加粪队数量100堆/公顷，依据直接观察，每鹿天天排便5堆，则鹿密度为：100堆/公顷5堆/鹿天2天=10鹿/公顷（绝对密度）第53页种群统计参数PopulationdensityNatality（出生率）Mortality（死亡率）Immigration（迁入率）Emigration（迁出率）初级种群参数 出生率高低决定于、性成熟速度；每次繁殖子代数与繁殖次数等原因相关，分为最大出生率和实际出生率。死亡率：死亡率：最低死亡率：生物活到了生理寿命才死亡。生态死亡率：种群在特定环境条件下，各个个体平均实际寿命。第54页种群统计参数年纪、时期结构年纪、时期结构（某一特定年纪（时期）群对整个种群百分比）年纪椎体可分为金字塔型、钟形和壶状椎体性比：性比：雌雄个体百分比，常见为1:1种群出生性比雄雌，老年时期常雄雌（因为生理与行为差异造成）例外情况：营孤雌生殖种群（蚜虫、轮虫）第55页生命表、存活曲线和种群增加率生命表、存活曲线和种群增加率种群统计关键是建立反应种群全生活史各年纪组或生活态级出生率、死亡率，甚至包含迁移率在内信息综合表。惯用方式便是依据种群死亡过程编制生命表。x：年纪级nx:在x龄级开始时存活个体数lx:在x龄级开始时标准化存活个体数dx:从x到x+1期标准化死亡个体数qx:从x到x+1期死亡数ex:x期开始时平均期望寿命或平均余年Lx:从x到x+1龄期平均存活个体数Tx:龄期x及其以上各年纪级个体存活总年数第56页A A，图解生命表，图解生命表Begon和Mortimer在1976年专为高等植物设计一个图解生命表成熟植株Nt成熟植株Nt+1时间：t时间：t+1种子（NtF）种子（NtFg）Fgep存活率生殖Nt+1=（NtFge）+(Ntp)生命表类型生命表类型第57页同生群生命表（同生群生命表（cohort life tablecohort life table）统计对象是同期出生同龄个体群。属于动态生命表。年纪级(每龄3个月)x存活数（每一季）ax存活数(标准化)lx死亡数(标准化)dx死亡率qx亏损度Kxlg ax-lg ax+1该龄级单株平均种子数Bx01234567884372252731614454153010008576253751716417.53.56014323225020410746.214.243.560.1430.2710.4000.5440.6260.7220.8001.0000.0670.1370.2220.3420.4260.5560.6990300620430210603010早熟禾同生群生命表第58页特定时间生命表（特定时间生命表（time specific life tabletime specific life table）在同一时间内，用搜集到植物样地内一个种群全部个体年纪数据编制而成生命表。属于静态生命表。xlxdxqxLxTxexaxkx1510152025303510003111111997200000099771460646373790501211111050653321100.52.04.63.93.12.31.40.5674241755047444138355.9541.2530.0620.0660.0710.0760.0823.555云杉种群静态生命表第59页存活曲线存活曲线存活曲线能够直观地表示同生群存活过程。以lgnx栏对x作图即可得存活曲线。存活曲线有三种类型：A，I型：曲线凸型（多见于K对策，特例：一年生植物）B，II型：曲线呈对角线型（多见于鸟类）C，III型：曲线凹型第60页种群数量动态世代不重合，资源无限、与密度无关为周限增加率第61页种群数量动态1，Malthus方程（世代重合）资源无限，与密度无关若初始种群N0=100，r为0.5，则一年后种群数量为？两年后、三年后呢？第62页种群数量动态logistic增加增加假设环境中空间和资源是无限，某一个群会表现出指数增加，增加曲线为“J”型。指数增加是在无限环境中表现出来，而自然界环境总是有限，任何种群不可能长久表现为指数增加。所以，指数增加只能在短期内表现出来。在空间和资源都有限情况下，种群增加表现为S S型，这么增加称为逻辑斯谛增加。其假设条件为：其假设条件为：A.种群增加有一个环境条件所允许最大值，称为环环境境容容量量或或承承载载力力，记记作作K。当种群大小增至K时，种群不再增加。B.伴随种群密度上升，种群增加率逐步按百分比降低，即每每增增加加一一个个个个体体影影响响是是1/K（种群增加受密度制约（种群增加受密度制约）。第63页种群数量动态logistic增加增加与指数方程相比，该方程新增添了一个因子(K-N)/K，它是瞬时增加率r修正因子，随密度增加，r按百分比下降。修正项(K-N)/K所代表生物学含义是“剩剩下下空空间间”或称“未利用增加机会”。N每增加1，密度对种群增加抑制效应就增加1/K，所以，将这种抑制性影响称为拥挤效应（环境阻力）。拥挤效应（环境阻力）。第64页在种群增加早期，逻辑斯在种群增加早期，逻辑斯谛增加与指数增加相差不谛增加与指数增加相差不多，种群数目多，种群数目N N很小，很小，（1-N/K1-N/K）靠近于）靠近于1 1，所以，所以密度抑制效应可忽略不计。密度抑制效应可忽略不计。伴随种群密度增高，密度伴随种群密度增高，密度抑制效应增加，直到当抑制效应增加，直到当N=KN=K时，种群就停顿增加。时，种群就停顿增加。种群到达稳定平衡状态。种群到达稳定平衡状态。J J型和型和S S型增加曲线比较：型增加曲线比较：第65页模型特点：模型特点：nS型增加曲线型增加曲线n划分为五个时期：划分为五个时期：开始期，开始期，个体数极少，个体数极少，增加迟缓；增加迟缓；加速期，加速期，随个体数增随个体数增加，增加逐步加紧；加，增加逐步加紧；转折期，转折期，当个体数达当个体数达 K/2K/2时，增加最快；时，增加最快；减速期，减速期，个体数超出个体数超出 K/2K/2以后，增加逐步变慢以后，增加逐步变慢 饱和期，饱和期，个体数到达个体数到达 K K值而饱和。值而饱和。第66页种群数量动态logistic增加增加逻辑斯蒂模型应用逻辑斯蒂模型应用 依据逻辑斯谛模型,当种群数量Nt=K/2时,种群增加速度（单位时间增加个体数）最快,此时种群增加速度为：dN/dt=d(K/2)/dt=r(K/2)K-(K/2)/K=rK/2(1/2)=rK/4=MSY所以我们定义,最大可连续收获量(MSY)等于rK/4.比比如如,生生活活于于南南极极蓝蓝温温鲸鲸,环环境境容容纳纳量量(K)为为150000头头,种种群群增增加加率率(r)为为0.053头头/头头年年,那那么么,种种群群增增加加最最快快时时种群数量为种群数量为:NMSY=K/2=150000/2=75000头头最大可连续收获量：最大可连续收获量：MSY=rK/4=(1500000.053)/4=头头/年年即即,在在种种群群数数量量75000头头时时,捕捕捞捞约约2.7%(头头)最最适适宜宜。大大于于NMSY可可多多捕捕,少少于于NMSY 要少捕。要少捕。第67页自然种群数量动态1、波动：环境随机改变（影响K值）、时滞或称为延缓密度制约与过分赔偿性密度制约（N超出K而发生波动）2、暴发：具不规则或周期性波动生物都可能出现种群暴发。虫害、鼠害、赤潮等3、种群衰落与绝灭最小可存活种群4、生物入侵引入、入侵（适应）、定居、传输。第68页种群动态调整1，外源性种群调整理论非密度制约气候学派气候决定种群密度（昆虫）密度制约生物学派捕食、寄生、竞争等生物过程对种群调整起决定作用2、内源性种群调整理论行为调整 温-爱德华（Wyune-Edwards）学说 与社会等级、领域行为相关内分泌调整克里斯琴（Christian）学说 密度过大影响内分泌，影响生殖与生长遗传调整奇蒂（Chitty）学说第69页种群分布格局关于景观生态学：狭义景观：狭义景观：在几十至几百千米范围内，由不一样类型生态系统所组成、含有重复性格 局异质性地理单元异质性地理单元。广义景观广义景观：从微观到宏观不一样尺度上、含有含有 异质性或斑块性异质性或斑块性空间单元。景观生态学：景观生态学：研究相关景观系统相互作用、空间组织和相互关系一门学科，即研究由相互作用生态系统相互作用生态系统组成异质异质地表结构、功效和动态。强调空间格局、生态过程和尺度之间相互作用。景观三要素：斑块：斑块：泛指与周围环境在外貌或性质上不一样，并含有一定内部均质性空间单元。基质基质 :景观中分布最广、连续性最大背景结构。廊道：廊道：景观中与相邻两边环境不一样线性或带状结构第70页种群分布格局种群分布型第71页种群分布格局随机分布 比较罕见，只有当环境资源均一、环境资源均一、资源在整年分配平资源在整年分配平均、均、种群内组员间相互作用并不造成任何形式吸引或排斥。种群内组员间相互作用并不造成任何形式吸引或排斥。森林底层一些无脊椎动物一些特殊蜘蛛纽芬兰中部冬季驼鹿 一些森林树种。以及入侵新环境后植物分布第72页种群分布格局均匀分布种内竞争与人为安排结果见于一些自毒生物，繁殖期鸟类窝穴分布均是因为激烈种内斗争形成。第73页种群分布格局集群分布最为常见分布类型：社会结构资源集团分布动物亲子关系植物营养繁殖或种子缺乏扩散机制第74页种群分布格局计算方法很多，只需掌握最简单。分布型指数 I=方差/均值I=1，随机分布 I1，集群分布第75页种群分布格局异质景观分布种群结构模型集合种群模型源-汇模型景观模型基本关键点：斑块镶嵌栖息地亚种群生活在适宜同质栖息地亚种群间以不利栖息地相隔离亚种群间种群动态取决于个体迁移能力第76页种群分布格局经典集合种群1，适宜生境以离散斑块形式存在，这些离散斑块可被繁育种群（localbreedingpopulations）占据。2，即使是最大局域种群也有灭绝风险存在。不然，集合种群将会因最大局域种群永不灭绝而能够一直存在下去，从而形成大陆岛屿集合种群（能灭绝能灭绝）。3，生境斑块不可过于隔离而妨碍了重新侵占发生（能迁移能迁移）。4，各个局域种群动态不能完全同时。假如完全同时，那么集合种群不会比灭绝风险最小局域种群续存更长时间（非同时非同时）。大量大小相同离散生境斑块。斑块相互间经过迁移被程度相同地连接在一起。斑块只分为占领和未被占领两种。全部种群有恒定灭绝风险。侵占率与当前被占领斑块（侵占者之源）侵占率与当前被占领斑块（侵占者之源）百分比百分比P及当前及当前 未被未被 占领斑块（侵占目标）占领斑块（侵占目标）百分比（百分比（1P）成正比。）成正比。基本条件Levins模型模型第77页种群分布格局经典集合种群则则P改变速率为：改变速率为：式中c和e分别为侵占和灭绝参数。P平衡值为：平衡值为：所以，在平衡状态时被占领生境斑块百分比将随e/c比值降低而上升。只只要要e/c1，集合种群将能连续存在下去。，集合种群将能连续存在下去。种群灭绝风险随斑块面积增大而减小，侵占概率随生境斑块平均隔离度增加而减小。第78页种群分布格局源汇模型强调栖息地质量造成差异。Source（源源不停）：栖息地质量高，多出后代迁出Sink（无底洞）：栖息地质量低，新生后代少于死亡个体数，靠迁入维持种群第79页种群分布格局景观模型考虑到栖息地内基质基质差异效应基质是分布最广泛、连接性最高、在景观中起控制作用景观元素。控制景观动态是本底最根本特征。基质特征相互影响：资源，病源；迁移路线选择等第80页生活史对策各种生物所特有生活史（生物从其出生到死亡所经历全部过程。包含出生率、寿命、大小和存活率等）被视为进化过程中取得生存对策-进化对策。该对策称为生态对策或生活史对策。生态对策包含生殖对策、取食对策、逃避捕食对策、扩散对策等生态对策包含生殖对策、取食对策、逃避捕食对策、扩散对策等各种对策。各种对策。第81页生活史对策1）能量分配与权衡能量分配与权衡（能量是有限）生长于繁殖，单次与屡次、小而多与大而少2）体型效应体型效应物种个体体型大小与其寿命有很强正相关关系，并与内禀增加率有一样强负相关关系。3）生殖对策生殖对策 r选择与选择与K选择，生活史快端与慢端。选择，生活史快端与慢端。第82页r/K选择第83页生活史快慢连续谱第84页群落生态学种间关系与群落结构第85页种内与种间关系一、种内竞争1、密度效应1）最终产量衡值法则（）最终产量衡值法则（lawofconstantfinalyield）：）：不论初始播种密度怎样，在一定范围不论初始播种密度怎样，在一定范围内，当条件相同时，植物最终产量差不多总是一样。内，当条件相同时，植物最终产量差不多总是一样。最终产量衡值法则可表示为：Y=d=Ki原因：在高密度环境下，竞争激烈，资源有限情况下个体变小2）3/2自疏法则自疏法则=Cd-3/2两边取对数得：lg=lgC3/2lgd密度与生物个体大小第86页种内与种间关系一、种内竞争一、种内竞争2、婚配制度3、社会等级