普通生态学种群.ppt
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1、关于普通生态学种群现在学习的是第1页,共70页种群生态学种群生态学一、基本概念一、基本概念种群是指在种群是指在同一时期同一时期内占有一定内占有一定空间空间的同种生物个体的集合。的同种生物个体的集合。(一)特征:(一)特征:(1)空间特征:)空间特征:种群都有一定的分布区域和格局;种群都有一定的分布区域和格局;(2)数量特征:)数量特征:种群成员总是有出生率和死亡率的变化;种群成员总是有出生率和死亡率的变化;(3)遗传特征:)遗传特征:种群中的成员都有一定的基因组成。种群中的成员都有一定的基因组成。是物种存在基本单位,也是演化的基本单位是物种存在基本单位,也是演化的基本单位在相对稳定的群落中,各
2、种种群具有在相对稳定的群落中,各种种群具有自我调节个体密度的能力自我调节个体密度的能力,所以说所以说种群是具有一定特征结构、功能的整体,种群是具有一定特征结构、功能的整体,是一个客观的生态学单位是一个客观的生态学单位。现在学习的是第2页,共70页绝对密度绝对密度: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:能获得表示种群数量高低的相对指标粪堆粪堆 洞穴洞穴 巢巢。标标记记重重捕捕法法:用用于于不不断断移移动动位位置置直直接接记记数数很很困困难难的的动动物物。在在调调查查样样地上,随机捕获一部分个体进行标记后释放,经一定期限后重捕
3、。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。原理:原理:N:M=n:m其其中中M:标标记记个个体体数数 n:重重捕捕个个体体数数 m:重重捕捕样样中中标标记记数数 N:样地上个体总数。:样地上个体总数。(二)种群数量的统计方法(二)种群数量的统计方法现在学习的是第3页,共70页构件生物构件生物由一个合子发育成由一套构体组成的个体,由一个合子发育成由一套构体组成的个体,如一株树有许多树枝,一个稻丛有许多分如一株树有许多树枝,一个稻丛有许多分蘖,并且构件数很不相同,从构件产生新蘖,并且构件数很不相同,从构件产生新的构件,其多少还随环境条件而变化。高的构件,其多少还随环境条件而变化。
4、高等植物是构件生物,大多数动物属于单体等植物是构件生物,大多数动物属于单体生物,单营固着群体生物的珊瑚、苔藓虫生物,单营固着群体生物的珊瑚、苔藓虫等也是构件生物。等也是构件生物。现在学习的是第4页,共70页种群的内分布型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组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局,称为种群的内分布型。种群的内分布型。种群的内分布的类型可分为随机分布、均匀分布、集中分布三种类型(图1)。图图1 种群的内分布型种群的内分布型现在学习的是第5页,共70页1.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。随机
5、分布是比较少见的,因机会相等。随机分布是比较少见的,因为在资源和空间充足且较均匀、种群内为在资源和空间充足且较均匀、种群内个体没有彼此吸引或排斥时才容易产生个体没有彼此吸引或排斥时才容易产生随机分布随机分布。例如,森林地表层中的一些蜘蛛,面粉中的黄粉虫。现在学习的是第6页,共70页2.均匀分布:均匀分布:个体之间保持相近的距离。这种分布要求个体之间保持相近的距离。这种分布要求空间资源均匀,再加上人为影响、虫害或空间资源均匀,再加上人为影响、虫害或种内斗争等而引起种内斗争等而引起。均匀分布的产生原因,均匀分布的产生原因,主要是主要是种群内个体间的竞争种群内个体间的竞争。例如森林中植物为竞争阳光(
6、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籽苗的生长是形成均匀分布的另一原因。现在学习的是第7页,共70页3.群集分布:群集分布:个体的分布呈密集的斑块。自然界中大个体的分布呈密集的斑块。自然界中大多数种群呈此分布多数种群呈此分布。群集分布的形成原。群集分布的形成原因,主要是因,主要是(1)环境资源分布不均匀,富饶与贫乏)环境资源分布不均匀,富饶与贫乏相嵌;相嵌;(2)植物传播种子方式使其以母株为扩)植物传播种子方式使其以母株为扩散中心;散中心;(3)动物的社会行为使其结合成群。)动物的社会行为使其结合成群。现在学习的是第8页,共70页最常用而简便的检验内分布型的指标是方
7、差/平均数,即S2/m:若S2/m0均匀分布均匀分布;若S2/m 1随机分布随机分布;若S2/m 1集群分布集群分布。现在学习的是第9页,共70页二、种群统计的基本参数二、种群统计的基本参数Population densityNatalityMortalityImmigrationEmigration1,出生率,出生率出生率的高低决定于下列几个特点:出生率的高低决定于下列几个特点:1)成熟期的速度:)成熟期的速度:2)每次繁殖子代的数目)每次繁殖子代的数目3)每年繁殖的次数)每年繁殖的次数现在学习的是第10页,共70页 最大出生率(最大出生率(Maximum natality):指种群处于理想
8、条):指种群处于理想条件下的件下的。实际出生率(实际出生率(Realized natalityRealized natality):指在有限制因子):指在有限制因子的特定条件下,的特定条件下,种群的种群的。影响出生率的因素:影响出生率的因素:(1)繁殖周期;)繁殖周期;(2)产卵数量;)产卵数量;(3)生物的寿命、性成熟年龄以及胚胎发育的期间时间)生物的寿命、性成熟年龄以及胚胎发育的期间时间的长短。的长短。动物出生率的高低主要是受内源性控制调节,动物出生率的高低主要是受内源性控制调节,不过外部环境因子,尤其是温度对生物出生率的不过外部环境因子,尤其是温度对生物出生率的影响是非常重要和显著的。影
9、响是非常重要和显著的。现在学习的是第11页,共70页翻车鱼每次产卵的量可达千万。鲸鱼 23年产仔一次,每胎只产一仔。现在学习的是第12页,共70页2,死亡率(,死亡率(Mortality)最低死亡率(最低死亡率(Minimum mortalityMinimum mortality):生物活到了生理寿命):生物活到了生理寿命才死亡。才死亡。生态死亡率(生态死亡率(Ecological mortalityEcological mortality):种群在特定):种群在特定环境条件下,各个个体的平均实际寿命。环境条件下,各个个体的平均实际寿命。现在学习的是第13页,共70页生物死亡的原因生物死亡的原
10、因 A、达到生理寿命而衰老死亡;、达到生理寿命而衰老死亡;B、食料不足,饥饿而死;、食料不足,饥饿而死;C、疾病(包括病毒、细菌、原生动物等寄生、疾病(包括病毒、细菌、原生动物等寄生 性敌害引起的死亡);性敌害引起的死亡);D、被捕食(敌害生物及人类的捕捞活动);、被捕食(敌害生物及人类的捕捞活动);E、灾害:如污染等;、灾害:如污染等;F、完全偶然死亡。、完全偶然死亡。存活率存活率某一时间间隔后种群存活的个体数占初始(原来)某一时间间隔后种群存活的个体数占初始(原来)种群个体数的比例。种群个体数的比例。现在学习的是第14页,共70页 多数海洋动物的后代数量并不一定依产多数海洋动物的后代数量并
11、不一定依产卵的多少而定,更重要的是能受精的卵子数量卵的多少而定,更重要的是能受精的卵子数量以及各发育阶段死亡率的高低。以及各发育阶段死亡率的高低。大多数海洋动物的幼体期死亡率高于成大多数海洋动物的幼体期死亡率高于成体期,主要原因是幼体易被捕食和抵抗外界不体期,主要原因是幼体易被捕食和抵抗外界不利环境的能力差。这种情况不是由于内在原因,利环境的能力差。这种情况不是由于内在原因,因为在实验室中提供良好的条件时,很多种类因为在实验室中提供良好的条件时,很多种类死亡率是很低的。死亡率是很低的。现在学习的是第15页,共70页3,年龄分布年龄分布 决定种群数决定种群数量变化趋势量变化趋势4,性比:影响出生
12、率,性比:影响出生率 种群数量种群数量孤雌生殖;同一种群中性孤雌生殖;同一种群中性比有可能随环境变化;一比有可能随环境变化;一些动物有性转变的特点。些动物有性转变的特点。现在学习的是第16页,共70页 种群性比的变化是种群自然调节的一种群性比的变化是种群自然调节的一种方式。例如鱼类种群在生活条件(主要是种方式。例如鱼类种群在生活条件(主要是营养条件)良好时,营养条件)良好时,增加雌性增加雌性个体的比例以个体的比例以增强种群的繁殖能力,反之,增强种群的繁殖能力,反之,增加雄性增加雄性个体个体以降低繁殖率,这是对环境变化的一种适应。以降低繁殖率,这是对环境变化的一种适应。海洋经济鱼类由于捕捞的影响
13、也会影海洋经济鱼类由于捕捞的影响也会影响种群的性别组成。响种群的性别组成。20世纪世纪60年代中期,我年代中期,我国东海北部带鱼全年性组成是雌多于雄,由国东海北部带鱼全年性组成是雌多于雄,由于捕捞强度加大,七八十年代全年性组成则于捕捞强度加大,七八十年代全年性组成则是雄多于雌。是雄多于雌。现在学习的是第17页,共70页5.迁入和迁出迁入和迁出迁入和迁出是指迁入和迁出是指种群间生物个体的相互运动,种群间生物个体的相互运动,是基因交流的生态过程是基因交流的生态过程。由于种群间的界限常不明确,研究迁入和迁出的空间变化过程很困难,目前,这类研究常采用遥测技术。现在学习的是第18页,共70页(四)种群的
14、数量及其动态(四)种群的数量及其动态种群的数量及动态是种群生态学的核心问种群的数量及动态是种群生态学的核心问题,在资源利用和病虫害防治方面具有重题,在资源利用和病虫害防治方面具有重要的实践意义。要的实践意义。1.生命表生命表(1)生命表生命表:描述种群死亡过程的表格,:描述种群死亡过程的表格,是分析种群动态的有效工具。首先划分年是分析种群动态的有效工具。首先划分年龄阶段,记录各年龄级开始时的种群数量,龄阶段,记录各年龄级开始时的种群数量,直至该群动物全部死亡,最后据此计算各直至该群动物全部死亡,最后据此计算各年龄级死亡率、存活分数、平均寿命等。年龄级死亡率、存活分数、平均寿命等。现在学习的是第
15、19页,共70页(2)生命表的类型)生命表的类型动态生命表动态生命表:记录同一时间出生的种群记录同一时间出生的种群存活(死亡)过程的生命表存活(死亡)过程的生命表。个体经历了。个体经历了相同的环境条件,适于寿命较短的种群,相同的环境条件,适于寿命较短的种群,又称同生群生命表,特定年龄生命表,水又称同生群生命表,特定年龄生命表,水平生命表。平生命表。静态生命表静态生命表:根据某一特定时间对某一根据某一特定时间对某一种群进行年龄结构的调查所编制的生命表种群进行年龄结构的调查所编制的生命表。各年龄的个体经历了不同的环境条件,适各年龄的个体经历了不同的环境条件,适于稳定的种群和寿命较长的动物,特定时于
16、稳定的种群和寿命较长的动物,特定时间生命表,垂直生命表。间生命表,垂直生命表。现在学习的是第20页,共70页2.存活曲线存活曲线存活曲线是存活曲线是以时间间隔为横坐标,以相以时间间隔为横坐标,以相应的存活个体数或存活率为纵坐标所作应的存活个体数或存活率为纵坐标所作的曲线图的曲线图。与生命表相比,存活曲线更直观地看出种群的数量动态。为了比较种群数量变化率,纵坐标常采用对数形式;为了比较不同寿命种群动态,横坐标常采用相对年龄相对年龄。不同生物种群的存活曲线不同,分为三种类型(图4):现在学习的是第21页,共70页(1)I型:型:凸型存活曲线,种群接近生理寿凸型存活曲线,种群接近生理寿命之前,死亡率
17、一直很低,直到生命末期死命之前,死亡率一直很低,直到生命末期死亡率才迅速上升。例如,人类和大型兽类。亡率才迅速上升。例如,人类和大型兽类。现在学习的是第22页,共70页(2)II型:型:对角线型存活曲线,种对角线型存活曲线,种群下降速率(死亡率)各时期相等。群下降速率(死亡率)各时期相等。例如,许多鸟类。例如,许多鸟类。现在学习的是第23页,共70页(3)III型:型:凹型存活曲线,早期死亡率高,以后死亡凹型存活曲线,早期死亡率高,以后死亡率很低并稳定。例如,牡蛎等甲壳类,固定下来后死亡率率很低并稳定。例如,牡蛎等甲壳类,固定下来后死亡率很低;鱼类、两栖类、海产无脊椎动物、寄生虫等都属这很低;
18、鱼类、两栖类、海产无脊椎动物、寄生虫等都属这一类。一类。现在学习的是第24页,共70页种群的数量变动与生态对策种群的数量变动与生态对策一、种群增长的数学模型一、种群增长的数学模型二、自然种群的数量变动二、自然种群的数量变动三、三、r选择和选择和K选择选择四、影响种群数量的因素和种群调节四、影响种群数量的因素和种群调节现在学习的是第25页,共70页一、种群增长的数学模型一、种群增长的数学模型 某个种群经过一段时间后,其增长(或某个种群经过一段时间后,其增长(或下降)可以用下降)可以用生物量生物量的变化或的变化或个体数量个体数量的变化的变化来表示。来表示。变化是由于这段时间内出生和死亡、个体的生长
19、以变化是由于这段时间内出生和死亡、个体的生长以及迁出和迁入的差数所决定的。及迁出和迁入的差数所决定的。研究种群增长模型通常只考虑个体数的变化同时研究种群增长模型通常只考虑个体数的变化同时假设个体的迁入与迁出是相等的。假设个体的迁入与迁出是相等的。现在学习的是第26页,共70页(一)种群的指数式增长模型(一)种群的指数式增长模型(二)种群的逻辑斯谛增长模型(二)种群的逻辑斯谛增长模型(三)时滞影响的种群动态(三)时滞影响的种群动态现在学习的是第27页,共70页种群内禀增长率种群内禀增长率是是具有稳定年龄结构的种群,在食物不受具有稳定年龄结构的种群,在食物不受限制、同种其他个体的密度维持在最适水限
20、制、同种其他个体的密度维持在最适水平,在环境中没有天敌,并在某一特定的平,在环境中没有天敌,并在某一特定的温度、湿度、光照和食物等的环境条件组温度、湿度、光照和食物等的环境条件组配下,种群的最大瞬时增长率。配下,种群的最大瞬时增长率。种群的内禀增长率用rm表示,它充分表现了种群最大潜在生殖能力,又称生物潜能生物潜能或生殖潜能生殖潜能。rm与实际增长率(r)之差被称为环境阻力环境阻力。现在学习的是第28页,共70页(一)种群的指数式增长模型(一)种群的指数式增长模型 自然种群只有在食物丰盛、没有拥挤现自然种群只有在食物丰盛、没有拥挤现象、没有天敌等等条件下才能表现出短时间象、没有天敌等等条件下才
21、能表现出短时间的的指数式指数式增长。增长。如浮游植物的水华期、害虫的爆发或细如浮游植物的水华期、害虫的爆发或细菌在新培养基中的生长。菌在新培养基中的生长。赤赤潮潮水水华华现在学习的是第29页,共70页世代不重叠种群增长模型世代不重叠种群增长模型 周限增长率(周限增长率(finite rate of increase):一个种群):一个种群 每经过一个世代(或一个单位时间)每经过一个世代(或一个单位时间)的增长倍数,用的增长倍数,用 表示。表示。现在学习的是第30页,共70页世代重叠种群增长模型世代重叠种群增长模型 该方程表明,正是由于连续生殖,所以时代之间该方程表明,正是由于连续生殖,所以时代
22、之间有重叠,种群数量是以有重叠,种群数量是以连续方式改变连续方式改变。种群称为世代。种群称为世代重叠种群。重叠种群。现在学习的是第31页,共70页现在学习的是第32页,共70页 上述种群的增长形式,上述种群的增长形式,称为几何级数式增长。以称为几何级数式增长。以时间为横坐标,个体数为时间为横坐标,个体数为纵坐标作图,曲线呈纵坐标作图,曲线呈“J”型,所以指数式增长模型,所以指数式增长模型又称为型又称为“J”型增长模型。型增长模型。现在学习的是第33页,共70页(二)种群的逻辑斯谛增长(饱和增长)模型(二)种群的逻辑斯谛增长(饱和增长)模型 设想有一个环境资源可能容纳的最大种群设想有一个环境资源
23、可能容纳的最大种群值,称为环境负载能力,通常用值,称为环境负载能力,通常用K表示。表示。当种群数量(当种群数量(N)越接近环境负荷量()越接近环境负荷量(K)时,(时,(K-N/K)之值越小,增长速度)之值越小,增长速度下降下降,当,当N=K时,增长率即等于零,种群数量保持稳定。时,增长率即等于零,种群数量保持稳定。现在学习的是第34页,共70页 逻辑斯谛方程描述这样一种机制,当种群密度逻辑斯谛方程描述这样一种机制,当种群密度上升时,种群能实现的有效增长率逐渐降低。上升时,种群能实现的有效增长率逐渐降低。现在学习的是第35页,共70页 逻辑斯谛曲线的优点是简单而又逻辑斯谛曲线的优点是简单而又“
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