种群生态学.pptx

二、种群生态学：一）、种群的概念：一）、种群的概念：二）、种群的基本特征二）、种群的基本特征 三）、种群的数量变动三）、种群的数量变动例题例题1 1：下列生物属于种群的是下列生物属于种群的是 （）A A一水田内的全部水稻、稗草一水田内的全部水稻、稗草B B一棉田中的幼蚜，无翅、有翅成熟蚜一棉田中的幼蚜，无翅、有翅成熟蚜C C某池塘中的所有鱼某池塘中的所有鱼D D一根朽木上的全部真菌一根朽木上的全部真菌概念：概念：种群是指在特定的时间内，由分布在同一区域的种群是指在特定的时间内，由分布在同一区域的许多同种生物个体自然组成的生物系统。许多同种生物个体自然组成的生物系统。B B一）、种群的概念：一）、种群的概念：例题例题2 2、脊椎动物在自然界长期存在的基本单位是、脊椎动物在自然界长期存在的基本单位是:A个体个体B成对（成对（）C种群种群D群落群落E属或科属或科例题例题3 3、下列不属于自然种群基本特征的是：、下列不属于自然种群基本特征的是：A.空间特征空间特征B数量特征数量特征C形态特征形态特征D遗传特征遗传特征二）种群的基本特征二）种群的基本特征种群密度、种群的空间分布格局、出生率与死亡率、种群密度、种群的空间分布格局、出生率与死亡率、迁入与迁出、性别比例、年龄组成迁入与迁出、性别比例、年龄组成1 1种群密度种群密度：概念概念：种群的密度是单位面积、单位体积或单位：种群的密度是单位面积、单位体积或单位生境中个体的数目。生境中个体的数目。种群的数量统计种群的数量统计绝对密度绝对密度：单位面积或空间的实有个体数。单位面积或空间的实有个体数。相对密度相对密度：能获得表示种群数量高低的相对指标标记重捕法：标记重捕法：用于不断移动位置直接记数很困难的动物。在调查样地上，随机捕获一部分个体进行标记后释放，经一定期限后重捕。，即：原理：原理：N:M=n:mN=Mn/m其中其中M：标记个体数：标记个体数n：重捕个体数：重捕个体数m：重捕样：重捕样中标记数中标记数N：样地上个体总数。：样地上个体总数。思考题：思考题：一个学生估算一块木头下面鼠妇的种群数量。一个学生估算一块木头下面鼠妇的种群数量。她捉了她捉了40只只鼠妇，将它们标记后放回，并与该鼠妇，将它们标记后放回，并与该种群中的其他个体混合在一起。种群中的其他个体混合在一起。24h后，她又后，她又捉了捉了40只只鼠妇，在新捉的鼠妇中，只有鼠妇，在新捉的鼠妇中，只有16只是只是有标记的。假定在有标记的。假定在24h内，鼠妇无死亡，没有内，鼠妇无死亡，没有受伤害，无迁入与迁出。估算鼠妇的种群数量。受伤害，无迁入与迁出。估算鼠妇的种群数量。例题例题在动物种群密度测定中常见的方法如下在动物种群密度测定中常见的方法如下:（l）粪堆计数法）粪堆计数法(2)鸣叫计数法鸣叫计数法(3)标志重捕法标志重捕法(4)毛皮收购记录法毛皮收购记录法(5)单位渔捞努力的鱼数和生物量测定法；单位渔捞努力的鱼数和生物量测定法；其中哪个（些）方法属于相对密度测定法（其中哪个（些）方法属于相对密度测定法（）A以上皆属以上皆属B(l)，(2)和和(4)C(l),(2),(3)和和(4)D(l),(2),(4)和和(5)D2 2种群的空间分布格局：种群的空间分布格局：组组成成种种群群的的个个体体在在其其生生活活空空间间中中的的位位置置状状态态或或布布局局，分分为为三三类类：均均匀匀型型、随随机机型型、成成群群型型（集集群群型型）。集群型集群型是最常见的一种分布方式。是最常见的一种分布方式。均匀分布均匀分布：形成原因主要是种群内个体间的竞争。：形成原因主要是种群内个体间的竞争。如森林植物竞争阳光（树冠）和土壤中营养物（根际）。如森林植物竞争阳光（树冠）和土壤中营养物（根际）。随机分布随机分布：每一个体在种群领域中各个点上出现的：每一个体在种群领域中各个点上出现的机会相等，并且某一个体的存在不影响其它个体的分机会相等，并且某一个体的存在不影响其它个体的分布。随机分布的现象在自然界中是十分罕见的，只有布。随机分布的现象在自然界中是十分罕见的，只有在资源，如食物、空间都分布均匀时，成员间相互作在资源，如食物、空间都分布均匀时，成员间相互作用并不导致任何形式的吸引和排斥时才会有随机分布。用并不导致任何形式的吸引和排斥时才会有随机分布。如面粉内拟谷盗的分布是随机分布如面粉内拟谷盗的分布是随机分布 成群分布成群分布：其形成原因有其形成原因有（1）资源分布不均匀；资源分布不均匀；（2）植物种子传播方式以母株为扩散中心；（）植物种子传播方式以母株为扩散中心；（3）动）动物的集群行为。物的集群行为。均匀分布的产生原因，主要是由于种群内个体间的均匀分布的产生原因，主要是由于种群内个体间的竞争。例如森林中植物为竞争阳光（树冠）和土壤中营竞争。例如森林中植物为竞争阳光（树冠）和土壤中营养物（根际）。分泌有毒物质于土壤中以阻止同种植物养物（根际）。分泌有毒物质于土壤中以阻止同种植物籽苗的生长是形成均匀分布的另一原因。籽苗的生长是形成均匀分布的另一原因。注：注：随机型往往被错误地认为是最多见的（受到独立分随机型往往被错误地认为是最多见的（受到独立分配规律的影响，非等位基因之间随机组合），而事实上配规律的影响，非等位基因之间随机组合），而事实上是最少见的，由于是最少见的，由于资源均匀分布、种群之间的个体资源均匀分布、种群之间的个体间无吸引、无排拆的现象间无吸引、无排拆的现象是不太可能出现的。是不太可能出现的。成群分布是最常见的内分布型。成群分布的形成原成群分布是最常见的内分布型。成群分布的形成原因是：因是：环境资源分布不均匀环境资源分布不均匀，富饶与贫乏相嵌；，富饶与贫乏相嵌；植植物传播种子方式使其以母株为扩散中心物传播种子方式使其以母株为扩散中心；动物的社会动物的社会行为使其结合成群。行为使其结合成群。年龄组成年龄组成 年龄锥体：以不同宽度的横柱从下到上配置而成年龄锥体：以不同宽度的横柱从下到上配置而成的图，横柱的高低位置表示从幼年到老年的不的图，横柱的高低位置表示从幼年到老年的不同年龄组，宽度表示各年龄组的个体数或在种同年龄组，宽度表示各年龄组的个体数或在种群中所占的百分比。群中所占的百分比。(1)典型金字塔型锥体（图4-2a），基部宽，顶部狭。代表增长型种群(2)钟型锥体：代表稳定型种群。(3)壶型锥体（图4-2c）：代表下降型种群。图图4-31982年河北省人口年龄结构（仿孙儒泳等，年河北省人口年龄结构（仿孙儒泳等，1993）性性比比（sex sex ratioratio）指指的的是是种种群群中中雌雌雄雄个个体体的的比比例例。大大多多数数动动物物种种群群的的性性比比接接近近1:1。有有些些种种群群以以具具有有生生殖殖能能力力的的雌雌性性个个体体为为主主，如如轮轮虫虫、枝枝角角类类等等可可进进行行孤孤雌雌生生殖殖的的动动物物种种群群。还还有有一一种种情情况况是是雄雄多多于于雌雌，常常见见于于营营社社会会生生活活的的昆昆虫虫种种群群。同同一一种种群群中中性性比比有有可可能能随随环环境境条条件件的的改改变变而而变变化化。另另外外有有些些动动物物有有性性转转变变的的特特点点，如如黄鳝，幼年都是雌性，繁殖后多数转为雄性。黄鳝，幼年都是雌性，繁殖后多数转为雄性。三）、种群的数量变动三）、种群的数量变动1.种群动态种群动态：研究种群数量在时间上和空间研究种群数量在时间上和空间上的变动规律上的变动规律。即研究下列问题：a、有多少？（数量和密度）；b、哪里多、哪里少？（分布）；c、怎样变动？（数量变动和扩散迁移）；d、为什么这样变动？（种群调节）12 2种群数量变动的基本参数种群数量变动的基本参数种群具有个体所不具备的各种群体特征。这些特征大致可分为三类：种群密度种群密度，是种群的最基本特征；初级种群参数初级种群参数，包括出生率出生率（natality）、死亡率、死亡率(mortality)、迁入和迁出、迁入和迁出，这些参数与种群的密度变化密切相关。次级种群特征，次级种群特征，如年龄结构、性比如年龄结构、性比、死亡率种群数量出生率迁出迁入3.生命表和存活曲线生命表和存活曲线生命表生命表：用来描述种群死亡过程的一种有用的工具。动态生命表：动态生命表：总结的是一组大约同时出生的个体从出生到死亡的命运，这样的一组个体称做同生群同生群。静态生命表静态生命表：根据某一特定时间对种群做一年龄结构的调查资料编制而成的生命表。一般用于难以获得动态生命表数据的情况下的补充。存活曲线存活曲线（survivorship curve）存活曲线是表示一个种群存活曲线是表示一个种群在一定时期内的存活量的指标，也是衡量种群增长的基在一定时期内的存活量的指标，也是衡量种群增长的基本参数。本参数。以lgn栏对年龄作图即可得存活曲线。存活曲线存活曲线一般有三种类型（如下图所示）。一般有三种类型（如下图所示）。第第型存活曲线所代表的生物，它们早年活动期死亡率极型存活曲线所代表的生物，它们早年活动期死亡率极低，晚年在达到生理年龄的最大值时，在很短的期限低，晚年在达到生理年龄的最大值时，在很短的期限内一齐死亡。人类和许多哺乳动物的存活曲线很接近内一齐死亡。人类和许多哺乳动物的存活曲线很接近这一类。这一类。第第型存活曲线代表的一类生物，它在整个生命周期内，型存活曲线代表的一类生物，它在整个生命周期内，死亡率基本稳定，如水螅、某些鸟类及小型哺乳动物死亡率基本稳定，如水螅、某些鸟类及小型哺乳动物较接近这一类。较接近这一类。第第型存活曲线代表的的生物，它们在幼龄阶段有极高型存活曲线代表的的生物，它们在幼龄阶段有极高的死亡率，一旦过了危险期，死亡率变得很低，而且的死亡率，一旦过了危险期，死亡率变得很低，而且稳定，许多无脊椎动物和低等脊椎动物属于这一型。稳定，许多无脊椎动物和低等脊椎动物属于这一型。如青蛙一次产卵很多，卵在早期发育中的死亡和蝌蚪如青蛙一次产卵很多，卵在早期发育中的死亡和蝌蚪大量被捕食，曲线迅速下降。一些蝌蚪闯过早期，变大量被捕食，曲线迅速下降。一些蝌蚪闯过早期，变成成蛙，就能存活多年。成成蛙，就能存活多年。例题下图中例题下图中分别代表三种不同类型动物：分别代表三种不同类型动物：果蝇果蝇猴猴小鸟的种群变化情况，哪种关系是正确的小鸟的种群变化情况，哪种关系是正确的?（）C4 4种群的增长模型种群的增长模型 种群在无限的环境中，即假定环境中空间、食物等资源是无限种群在无限的环境中，即假定环境中空间、食物等资源是无限的，其增长率不随种群本身的密度而变化，种群呈指数增长格局，的，其增长率不随种群本身的密度而变化，种群呈指数增长格局，其增长曲线为其增长曲线为“J J”字形。字形。注意：注意：指数增长的情况只有在实指数增长的情况只有在实验室内，验室内，人为控制的环境条人为控制的环境条件下，件下，才有可能发生，自然条才有可能发生，自然条件下一般是不会出现的，由于件下一般是不会出现的，由于自然条件的环境都是有限的。自然条件的环境都是有限的。种群的指数增长种群的指数增长a a种群的指数增长种群的指数增长数数量量在食物（养料）和空间条件充裕、气候适宜、没有敌在食物（养料）和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群的数量往往会连续增长。以某害等理想条件下，种群的数量往往会连续增长。以某种动物为例，假定种群的数量为种动物为例，假定种群的数量为N0，年增长率（指第，年增长率（指第二年的种群数量除以第一年的种群数量所得的倍数）二年的种群数量除以第一年的种群数量所得的倍数）为为，该种群每年的增长率都保持不变，那么，一年后，该种群每年的增长率都保持不变，那么，一年后该种群的数量应为：该种群的数量应为：N1N0；二年后该种群的数量应为二年后该种群的数量应为N2N1N02；n年后则应为年后则应为NnN0n。如果绘成曲线图，种群的增长就会呈如果绘成曲线图，种群的增长就会呈“J”型曲。线种型曲。线种群迁入一个新环境后，常常在一定时期内出现群迁入一个新环境后，常常在一定时期内出现“J”增增长。但更多的时候，它并不是种群增长的实际状况，长。但更多的时候，它并不是种群增长的实际状况，而是反映了种群增长的潜力。而是反映了种群增长的潜力。b b种群的阻滞增长（逻辑斯蒂增长）种群的阻滞增长（逻辑斯蒂增长）因为野外种群总是处于有限的环境当中，种群增长因此因为野外种群总是处于有限的环境当中，种群增长因此也是有限的。也是有限的。逻辑斯蒂增长曲线的意义逻辑斯蒂增长曲线的意义：最大持续产量的模型（最大持续产量的模型（K/2K/2）；防治有害生物）；防治有害生物种群的阻滞增长（逻辑斯蒂增长）种群的阻滞增长（逻辑斯蒂增长）K KK/2K/2K K：环境容纳量：环境容纳量逻辑斯蒂增长曲线逻辑斯蒂增长曲线可划分为可划分为5 5个时期：个时期：开始期、加速期、开始期、加速期、转折期、减速期、转折期、减速期、饱和期（稳定期）饱和期（稳定期）在自然界中，环境条件是有限的，因此，种群不可能按在自然界中，环境条件是有限的，因此，种群不可能按照照“J”型曲线无限增长。当种群在一个有限的环境中型曲线无限增长。当种群在一个有限的环境中增长时，随着种群密度的上升，个体间对有限的空间、增长时，随着种群密度的上升，个体间对有限的空间、食物和其他生活条件的种内竞争必将加剧，以该种群为食物和其他生活条件的种内竞争必将加剧，以该种群为食的抗食者的数量也会增加，这就会使这个种群的出生食的抗食者的数量也会增加，这就会使这个种群的出生率降低，死亡率增高，从而使种群数量的增长率下降。率降低，死亡率增高，从而使种群数量的增长率下降。当种群数量达到环境条件所允许的最大值时，种群数量当种群数量达到环境条件所允许的最大值时，种群数量将停止增长，有时会在这个水平保持相对稳定。这种增将停止增长，有时会在这个水平保持相对稳定。这种增长方式用坐标图表示出来就会呈长方式用坐标图表示出来就会呈“S”型曲线（见下图型曲线（见下图所示）。所示）。两种生长曲线的差异说明，在种两种生长曲线的差异说明，在种群生长的环境中存在着限制种群群生长的环境中存在着限制种群增长的因素，即存在一种阻力，增长的因素，即存在一种阻力，称为环境阻力。这些因素可能是称为环境阻力。这些因素可能是有限的食物、可能是废物的积累、有限的食物、可能是废物的积累、可能是环境条件的变化，也可能可能是环境条件的变化，也可能是种内或种间的相互作用等是种内或种间的相互作用等K一对策一对策：气候稳定的系统，如热带雨林，物种数量接：气候稳定的系统，如热带雨林，物种数量接近于环境容纳量的水平，与逻辑斯蒂增长模型中近于环境容纳量的水平，与逻辑斯蒂增长模型中K值接值接近，故称近，故称K对策。其特点是：寿命长，个体大死亡率较对策。其特点是：寿命长，个体大死亡率较低，生殖力弱，亲代对子代有效地保护，但缺乏有效低，生殖力弱，亲代对子代有效地保护，但缺乏有效的散布方式。的散布方式。K对策种群的死亡率主要由与种群密度相对策种群的死亡率主要由与种群密度相关的因素引起。关的因素引起。K对策生物在新环境中定居能力较差，对策生物在新环境中定居能力较差，它常出现在群落演替的晚期。大部分脊椎动物属于它常出现在群落演替的晚期。大部分脊椎动物属于K对对策者。策者。r一对策一对策：气候条件多变的系统中，种群密度常处于增：气候条件多变的系统中，种群密度常处于增长状态，是高增长率（长状态，是高增长率（r）的，故称）的，故称r一对策。其特点一对策。其特点是寿命短，个体小，死亡率高，生育时间早且生殖率是寿命短，个体小，死亡率高，生育时间早且生殖率高，发有快。往往是临时性生态环境的占据者，常常高，发有快。往往是临时性生态环境的占据者，常常出现在群落演替的早期。其种群的死亡率主要由环境出现在群落演替的早期。其种群的死亡率主要由环境变化引起，与种群密度无关。绝大部分无脊椎动物属变化引起，与种群密度无关。绝大部分无脊椎动物属r对策者。对策者。a a种群的生态对策：种群的生态对策：r-r-对策；对策；k-k-对策；两种生态对策的对策；两种生态对策的特点特点。大部分有害动物属于大部分有害动物属于r-r-对策，大部分珍稀动物属于对策，大部分珍稀动物属于k-k-对策。对策。5 5种群的数量波动调节种群的数量波动调节b b种群数量的调节种群数量的调节密度制约密度制约：影响种群个体数量的因素中，其作用随种群密度而影响种群个体数量的因素中，其作用随种群密度而变化的，包括生物之间的相互作用变化的，包括生物之间的相互作用即生物因素。即生物因素。生物种群的相对稳定和规则的波动与密度制约因素的生物种群的相对稳定和规则的波动与密度制约因素的作用有关。作用有关。非密度制约非密度制约：有些因素虽对种群数量起限制作用，但作用强度和有些因素虽对种群数量起限制作用，但作用强度和种群密度无关，主要是指气候等非生物因素。种群数种群密度无关，主要是指气候等非生物因素。种群数量的不规则变动往往同非密度制约因素有关。量的不规则变动往往同非密度制约因素有关。下列哪一条线表示动物种群数量变动中的非密度制约。下列哪一条线表示动物种群数量变动中的非密度制约。（）B种群密度种群密度ABCD不不利利效效应应（死亡（死亡个体数）个体数）四）、种间关系四）、种间关系例题例题：例题：例题：曲线曲线1 1和曲线和曲线2 2（图（图5-45-4）代表物种）代表物种1 1和物种和物种2 2的耐热范围，在的耐热范围，在什么温度情况下物种什么温度情况下物种2 2 能竞争过物种能竞争过物种1 1 （）A A温度在温度在t t1 1t t2 2范围内范围内 B B温度在温度在t t2 2t t3 3范围内范围内C C温度在温度在t t1 1以下以下 D D温度变化幅度很大时温度变化幅度很大时E E温度在温度在t t3 3以上以上t t1 1t t2 2t t3 3t t 2 2 1 1N NB B例题：例题：在一实验室中进行了两类细菌对食物竞争的实验。实验中，测在一实验室中进行了两类细菌对食物竞争的实验。实验中，测定了第定了第类细菌在第一代存活期间混合培养中所占总数的百分比类细菌在第一代存活期间混合培养中所占总数的百分比（Z Zt t），与第），与第类细菌在第二代存活期间混合培养中所占总数的百类细菌在第二代存活期间混合培养中所占总数的百分比（分比（Z Zt+1t+1）之间的对应关系。如右图所示，实线表示观察到的）之间的对应关系。如右图所示，实线表示观察到的Z Zt+1t+1和和Z Zt t的关系，虚线表示的关系，虚线表示Z Zt+1t+1=Z=Zt t时的情况。在较长的时间里，第时的情况。在较长的时间里，第类类细菌和第细菌和第类细菌会发生什么情况？类细菌会发生什么情况？（）D DA A 第第类细菌和第类细菌和第类细菌共存类细菌共存B B 第第类细菌和第类细菌和第类细菌共同生长类细菌共同生长C C 第第类细菌把第类细菌把第类细菌排除掉类细菌排除掉D D 第第类细菌把第类细菌把第类细菌排除掉类细菌排除掉0.20.40.60.81.0Zt+1Zt0.20.40.60.81.000思考：思考：这条曲线如果改称凸形的，结果又会怎么样。例题：例题：将甲、乙两种植物混种将甲、乙两种植物混种,若设定若设定 =N,=N,=M,=M,收获的种子再播种收获的种子再播种,连续进行若干代连续进行若干代 后将后将M M对对N N作图作图,有下列几种可能的结果。请回答有下列几种可能的结果。请回答:M MN NM MN Na ab bM MN Nc cM MN Nd d(1)(1)甲与乙的竞争中甲与乙的竞争中,若甲取胜若甲取胜,可用图可用图 表示表示,那么那么M M N N。(2)(2)甲与乙的竞争中甲与乙的竞争中,出现稳定平衡时出现稳定平衡时,可用图可用图 表示表示,其平衡点其平衡点为为 e eA AB BC CD DB BA Ab b思考题：思考题：1仙人掌作为园艺植物被引进澳大利亚后，迅速扩展，数年仙人掌作为园艺植物被引进澳大利亚后，迅速扩展，数年后被视为草害。上述现象是：后被视为草害。上述现象是：A扩散扩散B迁移迁移C生态入侵生态入侵D适应辐射适应辐射2在什么条件下种群数量才会呈指数增长？在什么条件下种群数量才会呈指数增长？A当只有食物受到限制时；当只有食物受到限制时；B在物种适宜的生境中食物开始出现不足，但还不至于在物种适宜的生境中食物开始出现不足，但还不至于影响到该物种在这里的生存；影响到该物种在这里的生存；C只是没有捕食者只是没有捕食者D只有在实验室内的实验条件下只有在实验室内的实验条件下如果有境外有害生物（包括虫卵和微生物）流入境内，。如果有境外有害生物（包括虫卵和微生物）流入境内，。有关其以后的命运，下面说法不正确的是：有关其以后的命运，下面说法不正确的是：A一般会缺少其天敌一般会缺少其天敌;B对境内生物多样性造成威胁对境内生物多样性造成威胁;C通常不适应新环境，很快灭亡通常不适应新环境，很快灭亡;D在相当长一段时间内，有害生物种群数量将呈指数性增在相当长一段时间内，有害生物种群数量将呈指数性增长长