医学蠕虫学.pptx

医医 学学 蠕蠕 虫虫 学学第一节第一节寄生虫数量分类寄生虫数量分类（NumericaltaxonomyofParasite）一、分类发展的历史简介一、分类发展的历史简介 从简单形态分类到多种方法的分类，从从简单形态分类到多种方法的分类，从 一种方法一种方法多种方法多种方法综合综合概述：概述：分类是认识客观事实的一种基本方分类是认识客观事实的一种基本方法，分类方法是区分事物的基本方法。法，分类方法是区分事物的基本方法。分类系统表现为两种作用：分类系统表现为两种作用：分类系统作为分类系统作为信息存取系统；作为历史总结系统。分类信息存取系统；作为历史总结系统。分类系统是历史总结，又是系谱系统是历史总结，又是系谱的概括，进化论是生物分类的理论基础1 1、目的：、目的：分析种类间历史渊源，分门别类，分析种类间历史渊源，分门别类，反映生物自然系谱。反映生物自然系谱。2 2、物种定义：、物种定义：物种是繁殖单元，由又连续物种是繁殖单元，由又连续又间断的居群组成；物种是进化单元，是生又间断的居群组成；物种是进化单元，是生物系统线上的基本环节，是分类的基本单元。物系统线上的基本环节，是分类的基本单元。种下分类的根据是种内的空间关系，是种内种下分类的根据是种内的空间关系，是种内群与群间又连续又间断的空间发展中所呈现群与群间又连续又间断的空间发展中所呈现的地理分化；种上分类的根据是种间的历史的地理分化；种上分类的根据是种间的历史关系，是种与种间又连续又间断的历史发展关系，是种与种间又连续又间断的历史发展中所显示的系谱分类或系谱分段。中所显示的系谱分类或系谱分段。3 3、系统原理：、系统原理：使建立的分类系统反映生物使建立的分类系统反映生物进化的历史过程是分类学的核心原理。进化的历史过程是分类学的核心原理。系统发育包括三个基本过程：系统发育包括三个基本过程：从无到有的起源从无到有的起源从少到多的分支发展从少到多的分支发展从低级到高级的阶段发从低级到高级的阶段发展。展。三条系统原理：三条系统原理：共同起源、分支发展和阶段发展。共同起源、分支发展和阶段发展。进化论是生物分类的理论基础、分类学是生物进进化论是生物分类的理论基础、分类学是生物进化的历史总结化的历史总结4、分类技术与方法的发展、分类技术与方法的发展成虫为主分类法成虫为主分类法整个生活史期形态特征分类整个生活史期形态特征分类现代分类进展现代分类进展生理、生化、病理、免疫、超微结构、流生理、生化、病理、免疫、超微结构、流行病学、分子生物学、数量分类学行病学、分子生物学、数量分类学5、蠕虫分类中存在问题蠕虫分类中存在问题二、数量分类学的基本方法二、数量分类学的基本方法（一）（一）生物概念的数量化生物概念的数量化分类运算单位（分类运算单位（operationaltaxonomycunit,OUT）结果表示方式：相似系数（结果表示方式：相似系数（resemblancecoefficience）也可以用距离系数、相关系数、也可以用距离系数、相关系数、联合系数、信息系数和模糊系数联合系数、信息系数和模糊系数等。等。（二）以数学方法实现分类运算（二）以数学方法实现分类运算 依使用数学工具不同又可分为系统分类依使用数学工具不同又可分为系统分类法、图论分类法、信息分类法、主分量分类法、法、图论分类法、信息分类法、主分量分类法、模糊分类法、灰色分类法、动态分类法、最优模糊分类法、灰色分类法、动态分类法、最优分割、概率聚类等方法。分割、概率聚类等方法。1.系统聚类：系统聚类：发展早、应用较广、比较定型。发展早、应用较广、比较定型。2.主主分分量量分分类类：把把多多维维的的复复杂杂问问题题简简化化为为低低维维（一一般般为为二二维维）的的简简单单问问题题。数数学学理理论论比比较较完完整。（其它方法暂略）整。（其它方法暂略）(三）以数学方法进行综合分析三）以数学方法进行综合分析对新标本鉴定对新标本鉴定（四）分类结果的表示（四）分类结果的表示常见的是树状图（谱系分枝图，hierachicaldendrogram）（一）聚类分析（一）聚类分析(Clusteranalysis)常常见见的的有有系系统统聚聚类类、模模糊糊聚聚类类、灰灰色色聚聚类类、信信息息聚聚类类、图图论论聚聚类类、最最优优分分割割、概概率率聚聚类类等等方法。方法。1 1聚类分析的基本指导思想：聚类分析的基本指导思想：从一批样本的从一批样本的多个观测指标（变量）中，找出能度量样本多个观测指标（变量）中，找出能度量样本之间相似程度的统计数，构成一个相似矩阵，之间相似程度的统计数，构成一个相似矩阵，在此基础上计算出样本（或变量）之间或样在此基础上计算出样本（或变量）之间或样本组合之间的相似程度或距离，按相似程度本组合之间的相似程度或距离，按相似程度或距离大小将样本（或变量）逐一归类，或距离大小将样本（或变量）逐一归类，关系密切的归类聚集到一个小分类单位，关系密切的归类聚集到一个小分类单位，关系疏远的聚集到一个大的分类单位，关系疏远的聚集到一个大的分类单位，直到把所有样本（或变量）都聚集完毕，直到把所有样本（或变量）都聚集完毕，形成一个亲疏关系谱系图，直观地显示形成一个亲疏关系谱系图，直观地显示分类对象的差异和联系。分类对象的差异和联系。2基本过程基本过程（1 1）列出变量数据矩阵）列出变量数据矩阵例：并殖吸虫特征矩阵例：并殖吸虫特征矩阵长：宽比例长：宽比例最宽处位置最宽处位置腹吸盘位置腹吸盘位置G1G2.(2)聚类过程及结果聚类过程及结果（二）主成分分析（二）主成分分析 主成分分析也称主分量分析，它是研究如何主成分分析也称主分量分析，它是研究如何将多指标问题化为较小的新的指标问题的一种方将多指标问题化为较小的新的指标问题的一种方法。综合后的新指标称为原来指标的主成分或主法。综合后的新指标称为原来指标的主成分或主分量，这些主成分新的指标既彼此不相关，又能分量，这些主成分新的指标既彼此不相关，又能综合反映原来多个指标的信息，是原来多个指标综合反映原来多个指标的信息，是原来多个指标的线性组合。在进行主成分分析的线性组合。在进行主成分分析 时时，首首先先对对数数据据矩矩阵阵X X寻寻找找p p个个变变量量向向量量的的正正规规化化线线性性组组合合，以以使使它它的的方方差差达达到到最最大大，这这个个新新的的变变量量称称为为第第一一主主成成分分。第第二二主主成成分分的的抽抽取取与与第第一一主主成成分分的的抽抽取取相相似似，它它使使第第一一主主成成分分被被抽抽取取后后留留下下的的变变量量剩剩余余方方差差达达到到最最大大；其其余余的的主主成成分分依依次次类类推推，直直到到各各主主成成分分的的累累计计方方差差贡贡献率达到献率达到85%85%以上。以上。1.1.方法方法 （以并殖吸虫分类为例）（以并殖吸虫分类为例）先先 对对 上上 述述 的的 数数 据据 进进 行行 主主 成成 份份 分分 析析（Principal Principal Components analysisComponents analysis）。）。计算过程简述如下：计算过程简述如下：（一一）原原始始数数据据的的中中心心化化、标标准准化化，使使坐坐标标处处于于N N个个点点的的形心上。形心上。（二二）计计算算属属性性间间的的内内积积矩矩阵阵S S。属属性性间间内内积积矩矩阵阵，S=XXS=XXT T=（SijSij）（ij=1,ij=1,2 2P P）它它是是6 6个个属属性性之之间间的的内内积矩阵。积矩阵。（三三）求求出出S S的的特特征征根根和和特特征征向向量量。S S的的特特征征根根即即特特征征多多项项式式|S-S-I|=0I|=0的的P P个个根根，并并依依大大小小次次序序排排列列成成 1 1 2 2 p p。然然后后由由US=US=U U的的关关系系解解出出P P个个 相相应应的的特特征征向向量量，并并把把它它们们依依次次按按行排列得到变换矩阵行排列得到变换矩阵U U。（四四）求求N N个个样样方方的的排排序序坐坐标标。由由Y=UXY=UX可可算算出出N N个个样样方方点点对对新新坐坐标标系系的的P P个个主主分分量量的的坐坐标标。因因为为主主分分量量的的次次序序是是依依其其包包含含数数据据信信息息量量的的大大小小排排列列的的；所所以以只只选选取取前前面面的的K K（PP）个个主主分分量量。选选取取的的主主分分量量愈愈多多保保留留信信息息的的比比例例愈愈大大，但但数数据简化的程度就愈小。据简化的程度就愈小。（五五）估估计计属属性性对对主主分分量量的的作作用用即即计计算算各各属性对分量的负荷量。属性对分量的负荷量。分折对照。分折对照。2.2.结果结果根据计算得出根据计算得出6 6个属性之间的相关系数矩阵个属性之间的相关系数矩阵 1.001.00 0.50 1.000.50 1.00 S=XX S=XXT T=0.52 0.61 1.000.52 0.61 1.00 0.37 0.300.37 0.30 0.20 0.20 1.00 1.00 0.25 0.41 0.25 0.410.260.26 0.06 1.00 0.06 1.00 0.11 0.06 0.11 0.060.060.06 0.07 0.07 0.24 0.24 1.00 1.00表表1 61 6个主分量所占信息比例（个主分量所占信息比例（%）（Ratio of information of principal components）1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6合计合计占有信息量占有信息量（ratio of ratio of informationinformation）41.941.920.720.714.214.210.510.57.27.25.55.5100100特征(Characters)表2 6项成虫形态特征对6个主分量负荷量1 12 23 34 45 56 6长宽比例长宽比例（body length-width ratiobody length-width ratio）0.810.810.410.410.130.130.120.120.530.530.110.11最宽处位置最宽处位置(broadest width on the body)broadest width on the body)0.860.860.020.020.160.160.030.030.080.080.470.47腹吸盘位置腹吸盘位置(acetabulum position)acetabulum position)0.780.780.040.040.210.210.420.420.320.320.250.25口腹吸盘比例口腹吸盘比例(ratio of oral sucker to acetabulum)ratio of oral sucker to acetabulum)0.440.440.620.620.480.480.380.380.200.200.090.09卵巢类型卵巢类型(ovarian type)ovarian type)0.510.510.810.810.270.270.520.520.010.010.170.17睾丸长度与体长比例睾丸长度与体长比例(ratio of testes to body length)ratio of testes to body length)0.180.180.690.690.680.680.160.160.080.080.050.05表表2 62 6项成虫形态特征对项成虫形态特征对6 6个主分量负荷量个主分量负荷量(Principal components)(Loadings of 6 characters to 6 principal components)Principal components)(Loadings of 6 characters to 6 principal components)主分量(Principalcomponents)特征(Characters)两种分类方法的意义：聚类着重揭两种分类方法的意义：聚类着重揭示组间的间断性；排序着重阐明组间的示组间的间断性；排序着重阐明组间的连续性。连续性。三、数量分类的优缺点三、数量分类的优缺点（一）优点（一）优点1.有综合多种来源数据的能力有综合多种来源数据的能力.2.实现自动化实现自动化,效能提高效能提高.3.划分类元更为灵敏划分类元更为灵敏.4.对分类原理和分类目的重新审查对分类原理和分类目的重新审查.5.导致生物学概念的重解释导致生物学概念的重解释,导致新的生物学和进化问导致新的生物学和进化问题的提出题的提出,可能成为生物学研究的启发性途径可能成为生物学研究的启发性途径.(二二)缺点缺点1.性状取舍有时有一定难度2.性状数量不易确定3.标本数量较大,每个性状不易全部取齐。第二节第二节图像分析与自动模式识别图像分析与自动模式识别模式识别简介 任何生物包括人在内每时每刻都在进行各种情况任何生物包括人在内每时每刻都在进行各种情况下的对象识别，随着建立智能自动化系统的需要，模下的对象识别，随着建立智能自动化系统的需要，模仿各种形式的对象识别能力的方法也得到了发展。在仿各种形式的对象识别能力的方法也得到了发展。在这些识别系统中，对象被表示成适当的形式，以便对这些识别系统中，对象被表示成适当的形式，以便对它们进行处理，这种对对象的表示形式就成为模式它们进行处理，这种对对象的表示形式就成为模式（patternpattern）。）。模模式式识识别别（pattern pattern recognitionrecognition）就就是是一一门门对对研研究究对对象象描描述述、分分类类、决决策策，并并力力求求识识别别结结果果与与客客观观事事物物相相符符的的学学科科。而而计计算算机机则则成成为代替人进行模式识别的主要工具。为代替人进行模式识别的主要工具。模式识别的过程，最主要的工作是特征提取和分模式识别的过程，最主要的工作是特征提取和分类器设计。计算机进行模式识别，首先就是要对模式类器设计。计算机进行模式识别，首先就是要对模式进行特征提取，即用适当的方式来表示对象的特征，进行特征提取，即用适当的方式来表示对象的特征，掌握其信息要点，特征选取的好坏对识别的效果起决掌握其信息要点，特征选取的好坏对识别的效果起决定性作用。其次就是将识别对象进入分类器进行识别，定性作用。其次就是将识别对象进入分类器进行识别，分类器即识别过程依据的方法或判别规则，主要分为分类器即识别过程依据的方法或判别规则，主要分为以下几类：以下几类：1.1.最小距离分类：基于模式在特征空间的距离进行分类。最小距离分类：基于模式在特征空间的距离进行分类。2.2.最最大大似似然然估估计计：建建立立在在概概率率论论独独立立事事件件乘乘法法定定律律基基础础上，适用于定性或者半定量指标。上，适用于定性或者半定量指标。3.3.fisherfisher线性判别：通过降低特征维数来进行分类。线性判别：通过降低特征维数来进行分类。4.bayes4.bayes分类：基于后验概率的分类准则。分类：基于后验概率的分类准则。一、统计学分类一、统计学分类二、人工神经网络分类二、人工神经网络分类 人工神经网络由许多具有非线性的的处理单元人工神经网络由许多具有非线性的的处理单元组成，包括一个输入层，一个输出层，和若干个中间组成，包括一个输入层，一个输出层，和若干个中间层。神经元之间通过权重系数来连接进行增强或抑制。层。神经元之间通过权重系数来连接进行增强或抑制。神经网络的训练是通过一个已知模式进入输入层，并神经网络的训练是通过一个已知模式进入输入层，并不断调节中间层的权重系数，以得到一个需要的输出。不断调节中间层的权重系数，以得到一个需要的输出。简单概括就是简单概括就是“人工神经网络是由人工建立的以有向人工神经网络是由人工建立的以有向图为拓扑结构的动态系统，它通过对连续或断续的输图为拓扑结构的动态系统，它通过对连续或断续的输入作状态响应而进行信息处理入作状态响应而进行信息处理”。三、构模式识别三、构模式识别 如如果果评评价价一一个个未未知知的的对对象象或或者者未未知知对对象象的的某某些些部部分分与与某某种种典典型型模模式式的的关关系系如如何何，识识别别采采用用结结构构匹匹配配的的形形式式。结结构构判判别别着着眼眼于于模模式式结结构构而而非非特特征征。对对于于一一个个复复杂杂的的模模式式，可可以以一一部部分分一一部部分分的的加加以以描描述述，把把一一个个复复杂杂的的模模式式按按结结构构分分解解成成为为几几个个模模式式，并并且且可可以以再再分分解解。与与其其他他方方法法截截然然不不同同的的是是：它它是是对对符符号号信信息息（经经常常是是字字符符串串）的的操操作作。结结构构分分析析一一般般用用于于较较高高水水平平的的应用，如图像解释、神经电生理信号等。应用，如图像解释、神经电生理信号等。四、具体例子四、具体例子 以肠道寄生虫虫卵为例说明图像分析与以肠道寄生虫虫卵为例说明图像分析与自动识别的一般过程。自动识别的一般过程。（一）虫卵图像采集与训练样本（一）虫卵图像采集与训练样本 1.图像采集图像采集 显微镜下虫卵图像一般为光强度（或亮度）对显微镜下虫卵图像一般为光强度（或亮度）对空间坐标的连续函数，必须用图像传感器将其转空间坐标的连续函数，必须用图像传感器将其转换成表示亮度的电信号，再通过模数转换器换成表示亮度的电信号，再通过模数转换器（A/DA/D）量化成离散的量化成离散的数字信号，数字信号，之之后后才才可可以以用用计计算算机机进进行行图图像像处处理理。这这是是图图像像采采集集的的过过程程，也也称称为为图图像像数数字字化化过过程程，虫虫卵卵数数字字化化图图像像后后成成为为一一个个被被采采样样和和量量化化的的二二维维函数，分别表示其位置与灰度。函数，分别表示其位置与灰度。2.2.训练样本训练样本 训练样本例数估计并无统一方法，一般取训练样本例数估计并无统一方法，一般取经验值。统计理论中训练样本一般为特征数的经验值。统计理论中训练样本一般为特征数的1010至至2020倍，也有说倍，也有说5 5至至2020倍，模型方才稳定，倍，模型方才稳定，而特征数为而特征数为8 8至至1010个时，模型效果方较理想。个时，模型效果方较理想。(二二)图像预处理图像预处理1.1.图像压缩图像压缩2.2.噪声滤除噪声滤除 3.3.图像分割图像分割(三三)图像特征提取图像特征提取 寄生虫虫卵主要通过大小、形状、颜色、寄生虫虫卵主要通过大小、形状、颜色、卵壳和附属物、内容物来加以识别。计算机识卵壳和附属物、内容物来加以识别。计算机识别虫卵图像，依据采取形状、颜色以及小波分别虫卵图像，依据采取形状、颜色以及小波分析三方面的特征来描述虫卵。析三方面的特征来描述虫卵。(四四)特征筛选特征筛选 良好的特征需要具备以下特点：可良好的特征需要具备以下特点：可区别性，可靠性，独立性，数量少。区别性，可靠性，独立性，数量少。(五)分类器设计分类器设计 分类器设计包括建立分类器的结构分类器设计包括建立分类器的结构和分类规则的数学基础和分类规则的数学基础。分离器以函数分离器以函数形式来表示。形式来表示。1.最小距离判别 首先依据已知分类数据，计算各类首先依据已知分类数据，计算各类中心，即各类标本的均值，然后就近归中心，即各类标本的均值，然后就近归类。类。2.Bayes判别 BayesBayes准准则则判判别别就就是是使使平平均均损损失失最最小的准则。实质是概率判别。小的准则。实质是概率判别。(六六)自动识别系统程序自动识别系统程序 图像处理与特征提取均在图像处理与特征提取均在matlabmatlab下编写的下编写的m m文件，程序运行必须基于文件，程序运行必须基于matlabmatlab；分类器则基分类器则基于统计学软件得出。必须将于统计学软件得出。必须将matlabmatlab下编写的下编写的m m文件编译成文件编译成VCVC可以调换可以调换4747程序包，并用程序包，并用VCVC编写编写可视化程序界面调用运行程序。可视化程序界面调用运行程序。第二节第二节蠕虫的生理生化特点蠕虫的生理生化特点1、蠕虫的代谢与宿主有明显差异、蠕虫的代谢与宿主有明显差异2、生物化学的组成、生物化学的组成可因虫龄、性别、虫株以及宿主的营养状态和宿主可因虫龄、性别、虫株以及宿主的营养状态和宿主种类的不同而异种类的不同而异与宿主有着相当多的蛋白质相同与宿主有着相当多的蛋白质相同分子模拟分子模拟3、分解代谢和能量产生、分解代谢和能量产生糖是主要能源，分解代谢基本是糖酵解：同乳酸酵糖是主要能源，分解代谢基本是糖酵解：同乳酸酵解。解。4、营养和生物合成、营养和生物合成蠕虫不能合成嘌呤、嘧啶、卟啉蠕虫不能合成嘌呤、嘧啶、卟啉5、代谢调节、代谢调节两个不同方面的特点：细胞水平调节（变构两个不同方面的特点：细胞水平调节（变构调节）、生活过程中代谢变化的调节（环境调节）、生活过程中代谢变化的调节（环境和遗传方面的调节）和遗传方面的调节）第三节第三节蠕蠕 虫虫 生生 态态一、生态学中几个定义一、生态学中几个定义1 1、生态学定义：、生态学定义：生态学是一门多学科性的自然生态学是一门多学科性的自然科学，它研究生命系统与环境系统之间的相互作科学，它研究生命系统与环境系统之间的相互作用规律及其机理。用规律及其机理。系统是具有特定的功能的，相互间具有有机联系系统是具有特定的功能的，相互间具有有机联系的许多要素（的许多要素（element）所构成的一个整体，系统所构成的一个整体，系统都具有整体性、相关性、目的性和环境适应性都具有整体性、相关性、目的性和环境适应性。2 2、种群（、种群（population）：）：指一群占指一群占有一定空间的同种有机体，在自然有一定空间的同种有机体，在自然界中种群是物种存在、物种进化、界中种群是物种存在、物种进化、种间关系的基本单位，是生物群落、种间关系的基本单位，是生物群落、生态系统的基本组成成分；种群大生态系统的基本组成成分；种群大小与年龄小与年龄3 3、群落（、群落（community）：）：指占有一定空间、有着相指占有一定空间、有着相似的自然资源需求的几个或多个种群的集合体。群似的自然资源需求的几个或多个种群的集合体。群落包括植物、动物和微生物等多物种的种群，共同落包括植物、动物和微生物等多物种的种群，共同组成生态系统中有生命的部分。组成生态系统中有生命的部分。4 4、生态系统（、生态系统（ecosystem）:在某一特定景观的地域在某一特定景观的地域或水域的一定空间范围内，所有的生物与非生物的或水域的一定空间范围内，所有的生物与非生物的环境要素，通过物质循环和能量流动，相互作用、环境要素，通过物质循环和能量流动，相互作用、相互依存的一个动态系统。相互依存的一个动态系统。生态系统是一个整体，这是生态系统最重要的特征。生态系统是一个整体，这是生态系统最重要的特征。也是生态观核心。也是生态观核心。二、生态学的二、生态学的1010个规律个规律1.1.生生态态学学是是科科学学：了了解解有有机机体体与与其其广广阔阔环环境境关关系系。生态学应该把信息报告政治是正确的。生态学应该把信息报告政治是正确的。2.2.生生态态学学只只有有按按进进化化论论才才能能理理解解：进进化化的的趋趋势势是是使使有机体适合度最优有机体适合度最优3.3.对物种有利现象并不存在对物种有利现象并不存在4.4.基因和环境都很重要；基因和环境都很重要；环境环境+基因基因=表型表型5.5.理解复杂性要求模型理解复杂性要求模型6.6.“讲故事讲故事”是危险的是危险的7.7.要有层次的解释：要有层次的解释：没有原始的解释是错误的没有原始的解释是错误的8.8.有机体具有很多限制，进化从来就没有达到有机体具有很多限制，进化从来就没有达到“完善完善”。9.9.机会是重要的：机会是重要的：随机事件在生态学中起关键性随机事件在生态学中起关键性的作用。的作用。10.10.在生态学家心目中的生态学边界：在生态学家心目中的生态学边界：关心数、关心数、理、化和其它学科，作为理解生态学的基本工具理、化和其它学科，作为理解生态学的基本工具。三、寄生的性质三、寄生的性质1.1.寄生物的多样性寄生物的多样性2.2.传传播播方方式式：横横线线与与纵纵向向传传播播，直直接接或或间间接接传传播、媒介传播播、媒介传播3.3.寄主对疾病的反应寄主对疾病的反应4.4.复杂的生活史复杂的生活史5.5.社会寄生物：通过寄主提供事物或其它利益社会寄生物：通过寄主提供事物或其它利益四、寄生的动态四、寄生的动态1.1.寄生物寄生物寄主动态：传染病有循环趋势寄主动态：传染病有循环趋势2.2.寄主寄主寄生物进化寄生物进化3.3.寄生物传染病模型：寄生物传染病模型：Rp=sd Rp=sd（RpRp为繁殖率，为繁殖率，为传播率，为传播率，s s为易感宿主数量，为易感宿主数量，d d为感染持续为感染持续时间）传染病时间）传染病RpRp小于小于1 1时不能持续。时不能持续。4.4.寄生物种群的异质性寄生物种群的异质性5.5.寄主种群异质性：年龄、行为、健康情寄主种群异质性：年龄、行为、健康情况、遗传病易患病情况况、遗传病易患病情况6.6.寄生作为有性繁殖原因寄生作为有性繁殖原因“红皇后红皇后”（red red queenqueen）：）：持续变异，主要利益是产生遗传持续变异，主要利益是产生遗传变异来对付变化着的攻击。变异来对付变化着的攻击。五、生活史五、生活史1.生活史变异：关键组分：个体大小、生长率、繁殖、寿命2.能量分配和权衡，生殖代价，能量分配3.-选择和K-选择：-选择种类是在不稳定环境中进化，种群增长率最大，特征：快速发育，小型成体，数量多而个体小的后代，高的能量分配和短的世代期。K-选择种类具有使竞争能力最大化的特征：慢速能量分配和长的世代期。4.4.生殖价：生殖价：RVxRVx个体马上要生产的个体马上要生产的 后代数量（当后代数量（当前生殖输出）加上以后预期的后代数量（未来繁前生殖输出）加上以后预期的后代数量（未来繁殖输出），使个体出生时生殖价最大。殖输出），使个体出生时生殖价最大。5.5.生境分类：生境分类：高繁殖付出与低繁殖付出高繁殖付出与低繁殖付出6.6.带育和休眠带育和休眠7.7.迁移：迁移：迁徒是方向性运动，扩散是离开出生或迁徒是方向性运动，扩散是离开出生或繁殖地的非方向性运动。繁殖地的非方向性运动。8.8.衰老：衰老：机制水平上：化学、物理；进化影响或机制水平上：化学、物理；进化影响或决定衰老：两种竞争性衰老模型：突变积累；拮决定衰老：两种竞争性衰老模型：突变积累；拮抗性多效：发生在对早期繁殖有利而对晚期有恶抗性多效：发生在对早期繁殖有利而对晚期有恶劣影响的基因。劣影响的基因。六、生态中的性六、生态中的性 1.1.自体受精自体受精：防止缺少异体受精的保险措施：防止缺少异体受精的保险措施 2.2.有性与无性生殖：有性与无性生殖：有性生殖产生遗传上易变的有性生殖产生遗传上易变的后代；无性生殖以单一的有良好适应的基因型迅后代；无性生殖以单一的有良好适应的基因型迅速地占领生境，可视为对可预测的、风险低的环速地占领生境，可视为对可预测的、风险低的环境条件的适应。境条件的适应。七、与宿主关系数学模型七、与宿主关系数学模型Lotka-volterra(1925)Lotka-volterra(1925)寄主寄主寄生物关系的微分方程寄生物关系的微分方程 dH/dt=adH/dt=a1 1H H (1)a(1)a1 1为寄主种群单独个体纯增长率为寄主种群单独个体纯增长率 H H为寄主种群为寄主种群,在无限空间里作指数在无限空间里作指数 dH/dt=H(adH/dt=H(a1 1-b-b1 1p)p)(2)b(2)b1 1每增加一个寄生物，寄主增长率每增加一个寄生物，寄主增长率一个常量一个常量 p p为寄生物种群为寄生物种群 dp/dt=-adp/dt=-a2 2p p .(3)a.(3)a2 2寄生物种群单独存在时增长率寄生物种群单独存在时增长率 b b2 2每增加一个寄主每增加一个寄主,寄生物种群增加一个增长常量寄生物种群增加一个增长常量dp/dt=p(-adp/dt=p(-a2 2+b+b2 2H)H).(4).(4)(2)(4)(2)(4)构成微分方程组构成微分方程组 dH/dt=H(a1-b1p)dp/dt=p(-a2+b2H)(5)方程方程(5)有两个平衡解有两个平衡解,即即dH/dt=dp/dt=0时时,一个平衡解为一个平衡解为H=0,p=0,另一个平衡解为另一个平衡解为H=a2/b2,p=a1/b1方程组具有周期解方程组具有周期解,寄主或寄主物都作周期性的振荡寄主或寄主物都作周期性的振荡方程组方程组(5)曲线三条曲曲线三条曲线线其中其中a1=1.00,b1=0.10a2=0.5,b2=0.02平衡点平衡点H=25,p=10(仿仿Pielou1969)任一个种群都将沿着它出发的那条循环路线，按反时针方任一个种群都将沿着它出发的那条循环路线，按反时针方向永远继续下去。向永远继续下去。八、生态学的发展趋势八、生态学的发展趋势1、从描述、从描述实验实验物质定量物质定量2、研究对象从个体迈向群体以致生态系统、研究对象从个体迈向群体以致生态系统3、协同进化论（、协同进化论（co-evolutionism）的发展的发展4、多学科的相互滲透、多学科的相互滲透