种群及其基本特征.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,基本内容,第一节 生物种与种群的概念,第二节 种群的动态,第三节 种群的空间格局,第四节 种群调节,种群及其基本特征,重点内容,种群的概念及基本参数；,与密度有关的种群增长模型；,种群的数量变动；,种群的空间格局。,第一节、生物种与种群的概念,生物种的概念,17,世纪，,约翰,编著的,植物史,书中把生物种定义为：,形态相似的个体之集合,。,1753,年，瑞典植物学家林奈认为：种是,形态相似的个体的集合，同种个体可自由交配，能产生,可育的后代,，而不同种之间的杂交则不育,。,基本,单元,马 驴,动物界,脊索动物门,哺乳纲,奇蹄目,马科,马属,种：马,种：驴,马和驴杂交骡子,公驴母马马骡，个大，吃苦耐劳,公马母驴驴骡，个较小,骡子基本不存在繁育后代的能力,根据林奈关于种的定义可知：马和驴不能产生,可育的后代,，所以不是一个种,1863,年，美国现代生物学家迈尔从遗传学的角度认为：,能实际地或潜在的彼此杂交的种群的集合构成一个种,由于不同学者对种的分类方式的不同，则会导致分类结果的不同。,尽管如此，物种确实是客观存在的实体,种的性状,表型,基因型,非遗传变异,受环境的影响,遗传变异,基因突变,基因重组,种的分化,二、种群的概念,种群（,population),的定义：种群是一定空间中同种个体的组合。,从生态学观点来看，种群是生物群落的基本组成单位。,种群的概念既是抽象的又是具体的。在落实到某个具体的群落研究时，要有,空间和时间的限制,，其范围的大小由具体情况而定。,自然种群有三个基本特征：,空间特征：即种群具有一定的分布区域,数量特征（密度或大小）：每单位面积,(,或空间,),上的个体数量,(,即密度,),是变动的；,遗传特征：种群具有一定的基因组成（基因库），以区别于其他物种，但基因组成同样是处于变动之中的。,关于种群的研究学科,种群生态学,（,population ecology,）,研究种群的,数量,、,分布,、,动态,变化，以及与其,栖息环境中的非生物因素,、,生物因素,之间的相互作用。,种群遗传学,（,population genetics,）,研究种群的,遗传过程,，即群体遗传。,生态遗传学,及,进化生态学,上述两个分支学科的整合。,第二节、种群的动态,种群动态：是种群生态学研究的核心问题。指,种群数量在时间上和空间上的变化规律,。,具体包括：,种群数量及密度,种群的分布,种群数量变动及扩散迁移,种群调节,一、种群密度,种群密度：单位面积或空间上的个体数目。,实例：每立方米水体内鲤鱼的数量,种群密度,=,种群个体数量,空间大小（面积或体积）,绝对密度,/,相对密度,绝对密度：单位面积或空间的实有个体数。,如：,2020m,2,样方中马尾松的数量为,20,棵,密度为：5,棵,/100m,2,相对密度：只能表示数量的相对指标,如：对,1,亩田中老鼠数量的调查,以发现的老鼠洞数量来估算老鼠的密度,10,个,/,亩,直接指标,间接指标,100,只鼠夹捕获,10,只老鼠，,10%,的捕获率,1,、单体生物,单体生物,：个体由一个受精卵发育而成，其个体形态清晰，各个体保持基本一致的形态结构，如哺乳类、鸟类、两栖类和昆虫等。因此，可直接以个体数反映种群大小。,常采用的方法：,标志重捕法,、捕获率、遇见率、洞口、粪堆等方法,标志重捕法,在调查样地上，捕获一部分个体进行标志后释放，一段期限后再重捕。根据重捕取样中的标志比例与样地总数中的标志比例相等，来估计样地中被调查动物的总数。,N:M=n,：,m,式中：,N,样地上的个体总数；,M,标志数；,n,重捕个体数；,m,重捕个体中的标志数。,如：在,1hm,2,稻田里面捕获,10,只田鼠进行标记，之后放回田中，次日重新捕获，总共捕获了,20,只，其中标记的有,4,只，试估算稻田中田鼠的数量？,2,、构件生物,构件生物,：由一个合子发育成的一套构件组成的个体，且构件数很不相同，随环境条件而变化（如大多数的植物体）。,对于构件生物，必须进行两个层次上的数量统计，即从合子产生的,个体数,和组成每个个体的,构件数,。,研究植物种群动态，必须研究个体水平以下的构件组成,如：对种植的梨树生长状况进行调查，首先选取一个（多个样方，之后在样方里面进行调查。如何调查？,了解梨树的密度，需要个体数，最后得出密度为,n,棵,/,亩,果枝多少，叶枝多少,二、种群统计学,种群统计学,：对种群的出生、死亡、迁移、性比、年龄结构等进行的统计学研究。,统计指标,：,种群密度,初级种群参数,出生率、死亡率、迁入率、迁出率,次级种群参数,性比、年龄分布、种群增长率,种群数量变化示意图,出生（死亡）率,：种群中单位数量个体在单位时间内出生（死亡）的新个体数。,迁入（迁出）率,：单位时间内迁入和迁出的个体占该种群个体总数的比率。,一块农田中，总共老鼠,47,只，一天上午,2,只老鼠迁出，中午,1,只老鼠死亡，下午,1,只老鼠迁入，晚上,5,只老鼠出生，问当天该农田老鼠的出生率、死亡率、迁入率及迁出率？,（一）种群结构和性比,种群年龄结构,：不同年龄组的个体在种群内的比例和配置情况。常用,年龄锥体图,表示。,3,个基本类型,（,见下图,）：,增长型种群,稳定型种群,下降型种群,年龄锥体图,性比,：种群中雄雌个体比例,第一性比（受精卵的雄,/,雌比例）,第二性比（个体成熟时的雄,/,雌比例）,第三性比（个体充分成熟时的雄,/,雌比例）,野生种群中，性比的变化会发生,配偶关系,及,交配行为,的变化，这是种群自然调节的方式之一。,雌雄相当型：多见于高等动物。,雌多雄少型：人工控制的种群。,雌少雄多型：较为罕见。,（二）生命表,生命表通过综合种群在生命过程中最重要的数据（如出生、存活、死亡等），以此反映种群的数量动态变化，及预测未来发展趋势的统计表。,生命表的类型,：,动态生命表,静态生命表,综合生命表,动态生命表,动态生命表,是根据对同年出生的所有个体存活数目进行动态监测的资料而编制的，这类生命表也称为,同生群生命表,。,这种生命表对植物比较合适，因为植物固定不动。,静态生命表,静态生命表,是根据某一种特定时间对种群作一年龄结构的调查，并掌握各年龄组的死亡率再用统计学处理而编制的生命表。它,适用于世代重叠的生物,。,静态生命表能够反映出种群出生率和死亡率随年龄而变化的规律，但却无法分析死亡的原因，也不能对种群密度制约过程的种群调节作定量分析。,综合生命表,综合生命表,同时包括了各个年龄阶段的,存活率,和,出生率,两方面数据，将两者相乘，并累加起来,(,R,0,=,l,x,m,x,值,),，即得净生殖率。,R,0,代表该种群（在生命表所包括特定时间中的）,世代净增殖率,。,假设有,20,个刚出生的婴儿（,10,男，,10,女），人类经历一个世代的时间控制在,20,年，问：在一个世代之后人口数量增加到原来的多少倍？,世代净增殖率（,R,0,）,R,0,=1.5,（三）种群增长率,r,和内禀增长率,r,m,世代净增殖率,R,0,虽是很有用的参数，但由于各种生物的平均世代时间并不相等，进行种间比较时,R,0,的可比性并不强，而,种群增长率,(,r,),则显得更有应用价值。,人们经常在实验室不受限制的条件下观察种群的内禀增长率，用,r,m,表示，该值并非固定不变的。,r=lnR,0,/T,假设有,20,个刚出生的婴儿（,10,男，,10,女），人类经历一个世代的时间控制在,20,年，问：在一个世代之后人口数量增加到原来的多少倍？,R,0,=1.5,r=0.02/,年,指个体每年增加,0.02,个个体,我国的计划生育,三、种群增长模型,与密度无关的种群增长模型,离散增长模型,连续增长模型,与密度有关的种群增长模型,逻辑斯谛曲线,（一）与密度无关的种群增长模型,该模型假定环境资源无限，即不受种群本身密度制约离散增长模型,适合于,世代不重叠,情况下使用（一年生植物或昆虫）,N,t,=,N,0,t,-,为种群周限增长率,【,一定时间（一年）期限内的总增倍数,】,（,0-1,），,种群下降,；,（,1,），,种群上升,；,=1,，,种群稳定,；,=0,，,种群不繁殖,；,连续增长模型,适合于,世代重叠,情况下使用（人口增长）,N,t,=,N,0,e,rt,r-,种群增长率,【,个体单位时间（每年）增加个体数,】,r0,，种群上升,r=0,，种群稳定,r0,，种群下降,课本示例（,P56,）,：,1949,年我国人口,5.4,亿，,1978,年为,9.5,亿，求这,29,年来人口增长率？,（二）与密度有关的增长模型,同样分有离散的和连续的两类，下面介绍,连续增长模型,。具密度效应的种群连续增长模型，比无密度效应的模型增加了两点假设：,有一个环境容纳量,(,通常以,K,表示,),，当,N,t,=K,时，种群为零增长；,增长率随密度上升而降低的变化，是按比例的。,每增加一个个体，就产生,1,K,的抑制影响。例如,K=100,，每增加一个个体，产生,0.01,影响，或者说，每一个体利用了,1,K,的“空间”，,N,个体利用了,N,K“,空间”，而可供种群继续增长的“剩余空间”只有,(1-N,K),。,假设：一定区域环境最多能容纳,600,人生活，该地区最初人口为,10,人，问：该地区人口数量增长与时间的关系如何变化？,逻辑斯谛方程：,N,t,=K/,（,1+e,a-rt,）,K,环境可容纳量,a,截距,其曲线常划分为,5,个时期：,开始,、,加速,、,转折,、,减速,、,饱和,果蝇个体数量增长的拟合曲线,种群,“,指数增长,”,与,“,逻辑斯谛增长,”,的比较,逻辑斯谛增长模型意义,是许多两个相互作用种群增长模型的基础。,是渔业捕捞、林业、农业等领域中，确定最大持续产量的主要模型。,模型中两个参数,r,、,K,已成为生物进化对策理论中的重要概念。,四、自然种群的数量变动,（一）种群增长,种群建立初期一般会经历一个逐渐增长过程；,种群数量（或密度）经常呈现不规则的波动，甚至会出现大起大落。,有的种群其数量变化是周期性的。,蓟马种群数量变化图,某海岛上环颈雉种群的增长,（二）季节消长,北点地梅,棉盲蝽,中峰型,干旱年,双峰型,涝年,前峰型,先涝后旱,后峰型,先旱后涝,（三）不规则波动,环境的随机变化很容易造成种群不可预测的波动，如冻害、干旱引起的数量波动。,实例：,马世骏,(1985),探讨过大约,1000,年有关东亚飞蝗危害和气象资料的关系，明确了东亚飞蝗在我国的大发生没有周期性现象,(,过去曾认为该种是有周期性的,),，同时还指出干旱是大发生的原因。,（四）周期性波动图,9-10a,9-10a,9-10a,狐狸和兔子,（五）种群爆发和大发生,蝗飞蔽天，人马不能行,具,不规则,或,周期性,波动的生物都可能出现种群的暴发,浮游植物、原生动物或细菌,截止目前，已打捞,3.9,万立方米,（六）种群平衡,种群平衡：指种群内个体的数量（或密度）较长期地维持在几乎同一水平上。,蝗虫灾害,-,不规则波动,（七）种群的衰落和灭亡,当种群长期处于不利条件，如人类过度捕猎、栖息地被破坏、或生境破碎化，其数量会出现持久性下降，即种群衰落，甚至导致灭亡。,种群连续增长模型：,N,t,=N,0,e,rt,最低种群密度,很多生物种群（尤其是动物种群），存在一个最低种群密度，过低的数量会因,近亲繁殖而使种群的生育力和生活力衰退,（称为,Allee,效应）。,（八）生态入侵,定义：由于人类有意识或无意识的把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区，种群不断扩大，分布区逐步稳定地扩展，这种过程称生态入侵。,举例：澳洲穴兔、水葫芦、微甘菊等,微甘菊,微甘菊，学名叫“小花假泽兰”，原产于美国，后来蔓延到东南亚等地区。它的生命力特别顽强，放火烧除非是烧成灰，只要,烧焦的茎留一点青色，丢在地上就会生出根来,。生长期很短，在广东常常春天发芽，秋天就可以开花了，从冒出花蕾到果实成熟只需半个月左右，它的,种子量也非常大,，一株就有近上千粒。“微甘菊”还会分泌一种“他感”物质并通过根渗入泥土，这种物质会,对周围其他植物产生抑制作用,，影响它们的生长。薇甘菊是有名的“植物杀手”，它生长的地方，原有植物会因得不到充足的,阳光,和,水分,而逐渐变得枯萎，直至消亡。,福寿螺,又叫大瓶螺、苹果螺。它原产于,南美洲亚马逊河流域,，卵为粉红色，常附于岸边，,1981,年引入我国。福寿螺个体大、食性广、适应性强、生长繁殖快、产量高，前些年我国各地均有养殖。目前已被列入中国首批外来入侵物种。食用未充分加热的福寿螺，可能引起,广州管圆线虫,等寄生虫在人体内感染。,紫茎泽兰,多年生草本或亚灌木。植物界里的“杀手”，所到之处寸草不生，牛羊中毒。可进行有性繁殖和无性繁殖，对环境的适应性极强，无论在干旱贫瘠的荒坡隙地、墙头，石缝里都能生长。目前已被列入我国首批外来入侵物种，,排在第一位,。在,2010,年中国西南大旱后疯长蔓延，威胁到农作物的生长,。,第三节、种群的空间格局,种群空间格局（种群的内分布型）：组成种群的,个体,在其,生活空间,中的,位置状态或布局,。,种群空间格局的类型：,均匀型,随机型,成群型,种群内部个体,竞争,而形成，如：乔木、瓶子树、老虎,比较少见。,环境资源分布均匀,个体间不会排斥或吸引,最常见。,资源分布不均,种子传播以母株为扩散中心,动物的社会行为,慈竹（子母竹）,种群空间格局的检验方法,方差,/,平均数比率,式中：,x,样方中某种个体数；,f,含,x,个体样方的出现频率；,n,样本总数。,S,2,/m0,均匀分布,S,2,/m=1,随机分布,S,2,/m,1,成群分布,n=4,f,1,=16,f,2,=16,f,3,=16,f,4,=16,m=,（,16+16+16+16,）,/4=16,S,2,=(f,1,),2,+(f,2,),2,+(f,3,),2,+(f,4,),2,-(f,1,+f,2,+f,3,+f,4,),2,/n/(n-1),=16,2,+16,2,+16,2,+16,2,-(16+16+16+16)/4/(4-1),=0,则：,S,2,/m=0,n=16,f,1,=4,；,f,2,=2,；,f,3,=1,；,f,4,=4,f,5,=1,；,f,6,=0,；,f,7,=1,；,f,8,=2,f,9,=4,；,f,10,=1,；,f,11,=0,；,f12,=1,f,13,=0,；,f,14,=0,；,f,15,=2,；,f,16,=4,m=27/16 1.69,S,2,=(f,1,),2,+(f,16,),2,+-(f,1,+f,16,),2,/n/(n-1),2.36,则：,S,2,/m 1.4,样方大小,与,种群空间格局,之间的关系,（,a,）实际分布情况,（,b,）大块样方，呈现成群分布,（,c,）小块样方，呈现均匀或随机分布,第四节、种群调节,种群调节：是指种群通过对出生、死亡、迁入、迁出等参数的控制，使其数量变化限制于一定的幅度内。,旅 鼠,当旅鼠的数量达到一定的密度，旅鼠会变得焦躁不安，停止进食，这时的旅鼠具有明显的挑衅性，甚至会主动进攻，连它们的肤色也会由灰黑变成鲜艳的桔红，使其变得特别突出。吸引猫头鹰、贼鸥、灰黑色海鸥、粗腿秃鹰、北极狐甚至北极熊等天敌的注意，以便多多地来吞食消耗它们。,当旅鼠的数量实在太多，它们会显示出一种非常强烈的迁移意识，聚集在一起，渐渐地形成大群，沿着一条笔直的路线前进，一直奔到大海，全军覆没为止。,种群调节示意图,一、气候学派,提出这一学说的学者主要是一些昆虫学家。他们提出：,种群数量是气候因素的函数，气候改变资源的可获性，从而改变环境容纳量,。,他们认为种群数量是不断变动的，反对密度制约与非密度制约的划分。,可见，该学派强调种群数量变动与天气条件有关，认为,气候因素,是影响种群动态的首要原因,。,二、生物学派,群落中的各个物种都是,相互联系,、,相互制约,的，从而使种群数量处于相对的稳定平衡,当种群数量增加，就会引起,种间竞争,加剧（食物、生活场所等），,捕食,以及,寄生,作用加强，结果导致种群数量的下降。,在这些种间生物因素当中，,食物因素,也是其中之一。,这种观点属于“,密度制约论,”,三、自动调节学说,与以上两种学说最大的区别：强调,内源性因子,对种群的调节,1,、行为调节,2,、内分泌调节,3,、遗传调节,1,、行为调节,种群选择有利地段作为自己的领域，以保证存活和繁殖，但有利的地段是有限的。,随着种群密度的增加，社会等级比较低的从属个体只好生活在其他不利的地段中，或者往其它地方迁移。,这些个体由于缺乏食物以及保护条件，易受捕食、疾病、不良气候条件所侵害，死亡率较高，出生率较低。,高死亡率和低出生率以及迁出，也就限制了种群的增长，使种群维持在稳定的数量水平上。,滇金丝猴种群,村民营救被淘汰出群的金丝猴,2,、内分泌调节,当种群数量上升时，种群内部个体之间的心理“紧张”压力加强了对神经内分泌系统的刺激，通过影响脑垂体和肾上腺的功能，引起,生殖激素减少,，,肾上腺皮质激素增加,，导致出生率下降，死亡率上升，抑制种群增长。,通过对野外啮齿类的调查以及在实验室内对啮齿类的试验研究都发现，高密度种群伴随着肾上腺增大、生殖腺退化以及低血糖等。,3,、遗传调节,个体遗传素质,是决定它们的适应能力以及死亡率的主要原因，这种遗传素质是由亲代遗传下来的,因此，,种群密度高低的后果往往不是在当代就出现,，而是通过改变种群自身的遗传素质，再使下一代受影响,种群两种遗传型：繁殖力低的基因型；繁殖力高的基因型,低密度的条件下，自然选择有利的第二种基因型，使种群数量上升；当种群数量达到高峰时，自然选择第一种基因型，种群数量下降。,课后作业,名词解释,种群 种群密度 年龄结构 性比,单件生物 构件生物 生态入侵,简答题,种群有哪些重要的群体特征,?,种群空间分布格局有哪些类型,?,