種群及基本特征

關(guān)于種群及基本特征第1頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五區(qū)別種群和種(物種)的概念

種是能夠相互配育的自然種群的類群.不同種之間存在生殖隔離現(xiàn)象.是一個分類階元.*一個物種可以包括許多種群;*不同種群之間存在明顯的地理隔離,長期隔離有可能發(fā)展為不同亞種,甚至產(chǎn)生新的物種.

種群的不同叫法：繁群、族群、個體群第2頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五種群生態(tài)學(xué)研究種群的數(shù)量、分布及種群與其棲息環(huán)境中的非生物因子之間的相互作用。第3頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五4.2種群動態(tài)種群動態(tài)是種群生態(tài)學(xué)的核心問題。主要內(nèi)容：1、有多少（數(shù)量或密度）what2、哪里多，哪里少（分布和空間結(jié)構(gòu)）where3、如何變動（數(shù)量變動）how4、為什么這樣變動（種群的調(diào)控機(jī)制）why5、采取得生存對策（遺傳與進(jìn)化）policy

目的:調(diào)控種群

第4頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五4.2.1種群的密度與分布4.2.1.1種群的密度單位面積或體積中個體的數(shù)量稱為種群密度。密度是種群最基本的參數(shù),也是種群重要的參數(shù)之一.種群密度可分為絕對密度和相對密度。絕對密度：單位面積或空間的個體數(shù)量。相對密度：表示個體數(shù)量多少的相對指標(biāo)。第5頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五研究種群密度的采樣方法絕對密度的測定方法1、總數(shù)調(diào)查法2、取樣調(diào)查法樣方法、標(biāo)記-再捕捉法、去除取樣法相對密度調(diào)查法捕捉法、活動痕跡計數(shù)法、鳴聲計數(shù)法、毛皮收購法等第6頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五1.絕對密度的測定方法：總數(shù)量調(diào)查法：在某一面積的同種個體數(shù)目。樣方法：在若干樣方中計算全部個體，以其平均值推廣來估計種群整體。樣方需要有代表性并隨機(jī)取樣。第7頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五第8頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五鳥類調(diào)查的環(huán)志法第9頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五標(biāo)志重捕法原理：假設(shè)種群大小估計值為N，捕捉、標(biāo)志、釋放之后，群體中有標(biāo)記個體為M，在重捕中，若捕捉數(shù)量為n，而其中的標(biāo)志個體數(shù)量為m，則有：M/N=m/n，即N=M.n/m前提或假設(shè)：調(diào)查期間數(shù)量穩(wěn)定；標(biāo)志個體均勻分布在全部個體之中；標(biāo)志操作不影響動物的行為和死亡。

第10頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五去除取樣法假設(shè)：種群密度穩(wěn)定，無遷入、遷出重復(fù)去除，導(dǎo)致種群密度下降，可估計初始的種群密度將單位時間捕獲量與積累捕獲量制圖，求回歸直線，直線延長與積累捕獲量坐標(biāo)相交處即種群密度原理：在假設(shè)前提下，雖捕捉次數(shù)增加，逐次捕獲量一般有下降趨勢，在回歸線與積累捕獲量相交時，就是種群已經(jīng)全部被捕捉了，而此值就應(yīng)該是種群大小。第11頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五第12頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五4.2.1.3種群的空間結(jié)構(gòu)空間格局指種群內(nèi)個體的空間分布狀況，又稱為種群的內(nèi)分布型，簡稱分布。分布的類型：分布格局可以分為以下三種類型：隨機(jī)的、均勻的、成群的第13頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五隨機(jī)分布（randomdispersion）：每一個體在種群領(lǐng)域中各個點(diǎn)上出現(xiàn)的機(jī)會相等。在資源和空間充足、較均勻時常呈此分布。均勻分布（uniformdispersion）：個體之間保持相近的距離。這種分布要求空間資源均勻，再加上人為影響、蟲害或種內(nèi)斗爭等而引起。成群分布（clunpeddispersion）：個體的分布呈密集的斑塊。自然界中大多數(shù)種群呈此分布。第14頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五分布型第15頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五分布型的檢定分布型的檢定：如果我們將某一種群的分布區(qū)分成許多小方格，計算每一小方格的平均數(shù)（m）和方差（標(biāo)準(zhǔn)差的平方）（S2）。則：S2/m=0時，均勻分布（S2=0）

=1時，隨機(jī)分布（S2=m）

>1時,成群分布(S2>m)。第16頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五種群的分布格局示意圖第17頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五第18頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五4.2.2種群統(tǒng)計學(xué)種群密度出生率死亡率遷入率遷出率基本參數(shù)第19頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五1.出生率生理出生率(最大出生率):在理想條件下所能達(dá)到的最大出生數(shù)量.

生態(tài)出生率(實(shí)際出生率):在一定時期內(nèi),種群在特定條件下實(shí)際出生數(shù)量.內(nèi)外因素共同作用影響的結(jié)果.

影響出生率的因素:a.性成熟速度;b.每次產(chǎn)仔數(shù);c.每年生殖次數(shù);d.生殖年齡的長短.第20頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五2.死亡率

生理死亡率(最小死亡率):在最適條件下個體因衰老而死亡,其種群死亡率降到最低.

生態(tài)死亡率(實(shí)際死亡率):在一定條件下的實(shí)際死亡率.許多個體死于各種生物或非生物影響的因素.

出生率和死亡率一般都以種群中每單位時間每1000個個體的出生或死亡數(shù)來表示.

第21頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五3遷移率種群個體遷移包括遷出和遷入。擴(kuò)散是動植物遷移的主要手段，有助于防止近親繁殖，同時又使不同地區(qū)的種群進(jìn)行基因交流。第22頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五種群的年齡結(jié)構(gòu)：指不同年齡組的個體在種群內(nèi)所占比例。種群各年齡組的個體數(shù)或百分比的分布呈金字塔形，因此，稱這樣的年齡分布稱為年齡金字塔或年齡錐體。年齡錐體有三種類型：下降（壺形）(declining)、穩(wěn)定（鐘形）(stable)和增長（錐形）(increasing)型。意義：種群的年齡分布(agedistribution)體現(xiàn)種群存活、繁殖的歷史，以及未來潛在的增長趨勢，因此，研究種群的歷史，便可預(yù)測種群的未來。4.2.2.1種群的年齡結(jié)構(gòu)和性比第23頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五a下降型種群:幼年組個體數(shù)少，老年組個體數(shù)多，種群的死亡率大于出生率，種群種群數(shù)量趨向減少。

b穩(wěn)定型種群:種群出生率大約與死亡率相當(dāng)，種群穩(wěn)定。c增長型種群:幼年組個體數(shù)多，老年組個體數(shù)少，種群的死亡率小于出生率，種群迅速增長。年齡錐體的三種基本類型第24頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五第25頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五a.晚育，假如20歲生育，100年生育5代；25歲生育，100年生育4代，少生一代，對于我國來說就意味著少生2億多人。b.少生。但長期執(zhí)行“臨界生育水平”（人口增長為零）以下的出生率標(biāo)準(zhǔn)，又會使年齡結(jié)構(gòu)出現(xiàn)衰退型，使社會人口老齡化。降降低人口增長率的措施第26頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五性比

指種群中雌性與雄性個體數(shù)的比例大多數(shù)生物的自然種群內(nèi)♀♂個體比率常為1:1

不同生物種群具有不同的性比特征。性比也受環(huán)境因素影響,如食物的豐歉.如赤眼蜂,當(dāng)食物短缺時,雌性比例下降.第27頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五4.2.2.2生命表

(lifetable)

生命表是按種群生長的時間,或按種群的年齡(發(fā)育階段)的程序編制的,系統(tǒng)記述了種群的死亡或生存率和生殖率.是最清楚、最直接地展示種群死亡和存活過程的一覽表.

最初用于人壽保險.對研究人口現(xiàn)象和人口的生命過程有重要的意義.

編制方法：首先劃分年齡階段，記錄各年齡級開始時的種群數(shù)量，直至該群動物全部死亡，最后據(jù)此計算各年齡級死亡率、存活分?jǐn)?shù)、平均壽命等。第28頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五第29頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五生命表說明生命表各列的意義及計算方式：（1）年齡（年）X：此欄為人為所分。時（分、秒）、天、月、年、數(shù)年等。昆蟲常以卵、幼蟲、蛹、成蟲等單位。（2）各年齡初始存活數(shù)nx：此欄為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)欄。（3）各年齡初始存活分?jǐn)?shù)lx：各期存活數(shù)占初始種群數(shù)量（n0）的比例。(與上述存活率略有不同)lx=nx/n0（*100，*1000）（%，‰）（4）各年齡死亡數(shù)dx：從X到X+1時的死亡個體數(shù)。此欄實(shí)測或計算，dx=nx-nx+1第30頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五生命表說明（5）各年齡死亡率qx：從X到X+1時的種群死亡率。qx=dx/nx（6）各年齡平均存活數(shù)Lx：各年齡期的中點(diǎn)，平均存活數(shù)目。Lx=(nx+nx+1)/2=nx-dx/2=nx+1+dx/2。（nx=nx+1+dx）（7）各年齡及其以上存活的年總數(shù)Tx：已活到X年齡的生物總計還有多少年的存活時間。（所有現(xiàn)有個體存活時間的積累）Tx=Lx+Lx+1+Lx+2+……+Lm=∑Tx(X從X到m,m為最長壽命)（8）平均壽命（生命期望值）ex：X齡的生物平均還能活的時間。ex=Tx/nx第31頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五例:一個假定的特定時間生命表xnxdxLxTxex

1000qx11000300270020035002004300200510050650307201081010第32頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五例:一個假定的特定時間生命表xnxdxLxTxex

1000qx1100030085021802.18300270020060013301.9028635002004007301.4640043002002003301.10667510050751301.305006503035551.106007201015201.00500

81010550.50100第33頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五生命表類型2.生命表的類型：

動態(tài)生命表：記錄同一時間出生的種群存活（死亡）過程的生命表。個體經(jīng)歷了相同的環(huán)境條件。適于壽命較短的種群。又稱同生群（cohort）生命表，特定年齡生命表，水平生命表。

靜態(tài)生命表：根據(jù)某一特定時間對某一種群進(jìn)行年齡結(jié)構(gòu)的調(diào)查所編制的生命表。各年齡的個體經(jīng)歷了不同的環(huán)境條件。適于穩(wěn)定的種群和壽命較長的動物。特定時間生命表，垂直生命表。第34頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五類型比較第35頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五K-因子分析根據(jù)觀察連續(xù)幾年的生命表系列，可以判斷哪一個關(guān)鍵因子對死亡率的影響最大，這一技術(shù)稱為K-因子分析。例子：P74第36頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五3

存活曲線(Survivalcurve)

存活曲線是以時間間隔為橫坐標(biāo)，以相應(yīng)的存活個體數(shù)或存活率為縱坐標(biāo)所作的曲線圖。與生命表相比，存活曲線更直觀地看出種群的數(shù)量動態(tài)。第37頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五

不同生物種群的存活曲線不同（X：相對年齡；Y：存活數(shù)的對數(shù)），可以分為三種類型：

A(I)型：凸型存活曲線，種群接近生理壽命之前，死亡率一直很低，直到生命末期死亡率才迅速上升。如人類和大型獸類。

B(II)型：對角線型存活曲線，種群下降速率（死亡率）各時期相等。如許多鳥類。

C(III)型：凹型存活曲線，早期死亡率高，以后死亡率很低并穩(wěn)定。如牡蠣等甲殼類，固定下來后死亡率很低；魚類、兩棲類、海產(chǎn)無脊椎動物、寄生蟲等都屬這一類。第38頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五4.種群周限率

年存活率（annualsurviverate）=

種群年變化率（annualratepopulationchange）=

率還可以用瞬時表示——瞬時率：周限率與瞬時率之間可相互換算。周限率瞬時率種群的內(nèi)稟增長能力（theinnatecapacityforincrease）世代的凈增殖率世代長度第39頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五1非密度制約性種群增長

種群在“無限”的環(huán)境中，即假設(shè)環(huán)境中空間、食物等資源能充分滿足，種群不受任何條件限制，能發(fā)揮其最大的增長能力，種群數(shù)量迅速增加，種群增長率不隨種群本身的密度而變化，種群呈指數(shù)增長格局4.2.3種群的增長模型第40頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五(1)世代不重疊種群的離散增長模型第41頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五種群的指數(shù)增長第42頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五模型的生物學(xué)意義①根據(jù)此模型可計算世代不相重疊種群的增長情況。②根據(jù)λ值可判斷其種群動態(tài)。即：λ＞1，種群增長；

λ=1，種群穩(wěn)定；

1＞λ＞0，種群下降；

λ=0，種群無繁殖現(xiàn)象，且在下一代滅亡。第43頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五(2)世代重疊種群的連續(xù)增長模型第44頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五模型的生物學(xué)意義①根據(jù)此模型可計算世代重疊種群的增長情況。②根據(jù)r值可判斷其種群動態(tài)。即：r＞0，種群增長；

r=0，種群穩(wěn)定；

r＜0，種群下降；

r=-∞，種群無繁殖現(xiàn)象，且在下一代滅亡。第45頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五r與

λ的關(guān)系λ＝Nt/N0,Nt＝N0ert

∴λ＝ert

∴r=lnλ/t

當(dāng)t=1時，r=lnλr>0,λ＞1，種群增長r=0,λ=1，種群穩(wěn)定；r<0,1＞λ＞0，種群下降；r=-∞，λ=0，種群無繁殖現(xiàn)象，且在下一代滅亡

第46頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五計算題11949年我國人口為5.4億，1978年為9.5億，試計算我國人口增長率。

第47頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五例1949年我國人口為5.4億，1978年為9.5億，試計算我國人口增長率。解：Nt=N0ertlnNt=lnN0

+rtr=lnNt-lnN0

/tr=ln9.5–ln5.4

/29=0.0195第48頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五已知2000年世界人口為60億，當(dāng)年的人口增長率為12‰，若世界人口以后均按此增長率增長，多少年以后，人口將翻一番？

計算題2第49頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五2與密度有關(guān)的種群增長模型

種群在有限環(huán)境中的洛吉斯諦（logistic）增長

種群的洛吉斯諦增長(連續(xù)增長模型)：隨著資源的消耗，種群增長率變慢，并趨向停止，因此，自然種群常呈邏輯斯諦增長。體現(xiàn)在增長曲線上為“S”型。種群停止增長處的種群大小通常稱“環(huán)境容納量”或K，即環(huán)境能維持的特定種群的個體數(shù)量。種群增長可以用邏輯斯諦模型描述。第50頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五2.1模型的假設(shè)

（1）假設(shè)有一個環(huán)境容納量或負(fù)荷量，即環(huán)境條件允許的最大種群數(shù)量，常用Ｋ表示，當(dāng)種群大小達(dá)到Ｋ值時，種群則不再增長，即dN/dt＝０。（2）增長率隨密度上升而降低的變化，是成比例的。每一個體利用空間為1/K，N個體利用N/K空間，剩余空間為1-N/K。（3）種群無年齡結(jié)構(gòu)及遷入和遷出現(xiàn)象。第51頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五2.2種群增長的S形曲線一個在資源有限的空間中生長的簡單種群，其增長可簡單的描述成“S”型曲線(S-shaped)。在種群增長早期階段，種群大小N很小，N/K值也很小，因此1-N/K接近于1，所抑制效應(yīng)可忽略不計，種群增長實(shí)質(zhì)上為rN，呈幾何增長。當(dāng)N變大時，抑制效應(yīng)增高，直到當(dāng)N=K時，(1-(N/K))變成了(1-(K/K))等于0，這時種群的增長為零，種群達(dá)到了一個穩(wěn)定的大小不變的平衡狀態(tài)。第52頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五間隔或世代的長度時間t處的種群個體數(shù)瞬時增長率環(huán)境容納量Nt=K／（1＋ea-rt）曲線對原點(diǎn)的相對位置，值取決于N0，ea＝（K-N0）/N0第53頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五2.3S增長曲線S型曲線的特點(diǎn)：a.有一個上漸進(jìn)線，即漸進(jìn)于K值；b.曲線上升是平滑的。當(dāng)N=1/2K時，種群密度增長最快

第54頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五邏輯斯諦增長第55頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五1.實(shí)驗(yàn)種群研究以高斯研究大草履蟲實(shí)驗(yàn)種群為例。在0.5ml培養(yǎng)液中放置5個大草履蟲的環(huán)境條件下，最大種群數(shù)量是375個，即K=375。當(dāng)以邏輯斯諦方程擬合時，種群增長率r=2.309。

大草履蟲實(shí)驗(yàn)種群的邏輯斯諦增長例證：第56頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五2.野外種群研究在自然界中，典型的邏輯斯諦增長的例子很少，把動物引入海島或某些新棲息地，然后研究其種群增長，才能見到邏輯斯諦增長過程。如美國華盛頓州某島環(huán)頸雉種群的增長，塔斯馬尼亞島綿羊種群的增長。第57頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五華盛頓州某島環(huán)頸雉種群的增長塔斯馬尼亞島綿羊種群的增長第58頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五試題

已知2000年世界人口為60億，當(dāng)年的人口增長率為12‰，若世界人口以后均按此增長率增長，且世界最大容載量為200億，多少年以后，人口將翻一番？第59頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五邏輯斯諦方程的重要意義：1是許多兩個相互作用種群增長模型的基礎(chǔ)；2是漁業(yè)、牧業(yè)、林業(yè)等領(lǐng)域確定最大持續(xù)產(chǎn)量的主要模型；

最大持續(xù)產(chǎn)量為MSY=rK/4

3模型中兩個參數(shù)r和K，已成為生物進(jìn)化對策理論中的重要概念。第60頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五4.2.4自然種群的數(shù)量變動種群的增長2.種群的波動（不規(guī)則波動和周期性波動）導(dǎo)致種群在環(huán)境容納量周圍波動的原因：

環(huán)境的隨機(jī)變化

時滯或稱為延緩的密度制約

過度補(bǔ)償性密度制約（a）減幅振蕩；（b）穩(wěn)定極限周期；（c）混沌動態(tài)第61頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五3.種群的爆發(fā)具不規(guī)則或周期性波動的生物都可能出現(xiàn)種群的爆發(fā)。如害蟲、害鼠以及水體富營養(yǎng)化等的爆發(fā)。4.種群平衡5.種群的衰落與滅亡

最小可存活種群第62頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五自然種群的數(shù)量變動方式第63頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五4.2.5生態(tài)入侵概念：由人類有/無意識地將非本地區(qū)系的物種帶入，因該物種適宜在該地區(qū)棲息繁衍而種群不斷擴(kuò)大，并擴(kuò)展分布區(qū)的過程。第一批外來入侵物種名單1.紫莖澤蘭2.薇甘菊3.空心蓮子草4.豚草5.毒麥6.互花米草7.飛機(jī)草8.鳳眼蓮9.假高梁10.蔗扁蛾11.濕地松粉蚧12.強(qiáng)大小蠹13.美國白蛾14.非洲大蝸牛15.福壽螺16.牛蛙第64頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五第65頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五水葫蘆（鳳眼蓮）第66頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五第67頁，共75頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)52分，星期五周氏嚙小蜂是美國白蛾的寄生蜂第68頁，共75頁，2