第五章種內(nèi)種間關(guān)系_第1頁
第五章種內(nèi)種間關(guān)系_第2頁
第五章種內(nèi)種間關(guān)系_第3頁
第五章種內(nèi)種間關(guān)系_第4頁
第五章種內(nèi)種間關(guān)系_第5頁
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文檔簡介

種內(nèi)種間關(guān)系目前一頁\總數(shù)八十二頁\編于八點種內(nèi)關(guān)系(intraspecificrelationship):存在于各種生物種群內(nèi)部的個體與個體之間的關(guān)系。如:競爭種間關(guān)系(interspecificrelationship):生活于同一生境中的所有不同物種之間的關(guān)系。概念目前二頁\總數(shù)八十二頁\編于八點種內(nèi)關(guān)系密度效應(yīng)動植物的性行為領(lǐng)域性社會等級他感作用目前三頁\總數(shù)八十二頁\編于八點種間關(guān)系偏利:一方有利,一方無影響原始合作:都有利,但非必然互利共生:都必然有利中性作用:無影響競爭(直接干涉型):一方抑制另一方競爭(資源利用型):資源缺乏時間接抑制偏害:寄生:捕食:目前四頁\總數(shù)八十二頁\編于八點第一節(jié)種內(nèi)關(guān)系密度效應(yīng)動植物的性行為領(lǐng)域性社會等級他感作用目前五頁\總數(shù)八十二頁\編于八點一、密度效應(yīng)1、定義:在一定時間內(nèi),當(dāng)種群的個體數(shù)目增加時,出現(xiàn)鄰近個體之間的相互作用。動物:等級制、領(lǐng)域性、集群與分散行為等。植物:鄰接效應(yīng)等;目前六頁\總數(shù)八十二頁\編于八點2、類型

內(nèi)源性作用因素:遺傳效應(yīng),病理效應(yīng)、領(lǐng)域性效應(yīng)。外源性作用因素:種間競爭、食物、氣候等。密度制約、逆密度制約、非密度制約。目前七頁\總數(shù)八十二頁\編于八點3、有關(guān)密度效應(yīng)的基本規(guī)律(1)最后產(chǎn)量衡值法則

不管初始播種密度如何,在一定范圍內(nèi),當(dāng)條件相同時,植物的最后產(chǎn)量差不多總是一樣的。最后產(chǎn)量衡值法則可表示為:Y=×d=Ki其中:表示植物個體平均重量;d為密度;Y為單位面積產(chǎn)量;Ki是一常數(shù)。目前八頁\總數(shù)八十二頁\編于八點C.M.Donald,1951做的三葉草密度和產(chǎn)量關(guān)系試驗?zāi)壳熬彭揬總數(shù)八十二頁\編于八點(2)–3/2自疏法則該法則可用下式表示:=C×d-a

兩邊取對數(shù)得:lg=lgC–algd

表示植物個體平均重量;d為密度;C是一常數(shù)White(1980)對80多種植物(蘚類、草本和木本等)進行了研究。a=-3/2

目前十頁\總數(shù)八十二頁\編于八點二、動植物的性行為目前十一頁\總數(shù)八十二頁\編于八點

研究生物種群內(nèi)部性別關(guān)系、動態(tài)及其決定的環(huán)境因素。 兩性細(xì)胞的結(jié)合

親本投入

無性繁殖:植物居多,優(yōu)點:迅速增殖,為后代復(fù)制的基因組是有性之兩倍。有性繁殖:適應(yīng)不測環(huán)境(多型性),競爭、捕食關(guān)系是有性繁殖的重要因子。

1、概念:目前十二頁\總數(shù)八十二頁\編于八點2、植物的性別系統(tǒng)雌、雄異株:約占5%,如銀杏,可減少同系交配,減少動物傳粉壓力。雌、雄同株:兩性花、單性花(兩性花可同期或異期開放)目前十三頁\總數(shù)八十二頁\編于八點3、動物的婚配制度1)定義

婚配制度:種群內(nèi)婚配的各種類型。 婚配包括異性間的相互識別、配偶數(shù)目、配偶持續(xù)時間、后代撫育等。 因♀配子大、♂配子小,一般雌性投入大,更關(guān)心交配成功率,雄性可多次交配,故1♂多♀為常見,1♀1♂為1♂多♀進化而來,雄性間往往發(fā)生格斗等競爭行為。目前十四頁\總數(shù)八十二頁\編于八點2)決定婚配制度類型的環(huán)境因素

資源分布:主要是食物和營巢地在空間和時間上的分布情況。 資源集中分布♂占據(jù)資源:1♂多♀ 高質(zhì)均勻資源♂參與撫育:1♀1♂ 資源:高質(zhì)低質(zhì) 單配偶制多配偶制

3)婚配制度類型: 單配偶制:較少,如:企鵝、鴛鴦、天鵝、丹頂鶴等;多配偶制:1♂多♀polygyny 1♀多♂polyandry:鳥類中只占1%目前十五頁\總數(shù)八十二頁\編于八點單配偶制一雄多雌制保衛(wèi)資源型一雄多雌制保衛(wèi)雌性一雄多雌制雌性優(yōu)勢型一雄多雌制爆發(fā)性繁殖集會求偶集會(lek)高速多窩型一雄多雌制一雌多雄制保衛(wèi)資源型一雌多雄制雌性控制型一雌多雄制常見的幾種婚配制度距翅水雉距翅水雉如:距翅水雉、蜜蜂如:靈長類如:蘇格蘭馬鹿擴展閱讀:《動物行為學(xué)》尚玉昌如鴛鴦、天鵝、斑頭雁和信天翁目前十六頁\總數(shù)八十二頁\編于八點三、領(lǐng)域性1、定義:由個體、家庭或其它社群單位所占據(jù)的、并積極保衛(wèi)不讓同類入侵的空間。

擴散(dispersal):種群中的個體或其集群在空間位置上的變動或運動狀況。巢域:能夠保證單個動物或其家族的生活需要,并且動物經(jīng)常地在該空間中進行日?;顒拥膮^(qū)域2、保衛(wèi)方式(行為):鳴叫、氣味、特異姿勢宣示、威脅、進攻、驅(qū)趕入侵者等。

3、規(guī)律:1)面積隨體重而擴大;2)受食物品質(zhì)影響,同等體重肉食>植食;3)行為與面積常隨生活史而變化。目前十七頁\總數(shù)八十二頁\編于八點目前十八頁\總數(shù)八十二頁\編于八點定義:動物種群中各個動物的地位具有一定順序的等級現(xiàn)象。形成基礎(chǔ)是支配行為。b.類型:獨霸式(狼)、單線式(雞)等四、社會等級目前十九頁\總數(shù)八十二頁\編于八點五、他感作用1、他感作用:一種植物通過向體外分泌代謝過程中的化學(xué)物質(zhì),對其他植物產(chǎn)生直接或間接影響。

2、他感物質(zhì):

乙烯、香精油、酚及其衍生物、不飽和內(nèi)脂、生物堿、配糖體等。例:沙漠植物缺水時產(chǎn)生自素現(xiàn)象,從而利用有限的水分,保持該物種的生存、繁衍。

目前二十頁\總數(shù)八十二頁\編于八點(1)對農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)具有很大意義。某些樹種不能與另一些樹種種在一起,如白樺與松樹;蔥和菜豆、玉米和菜豆、甘藍(lán)和芹菜相互抑制,不能種在一起;蕎麥?zhǔn)斋@后玉米不能作其后作在農(nóng)業(yè)雜草防除上,還可通過對化感物質(zhì)的確定,人工合成該物質(zhì),用以控制雜草。由于這些化學(xué)物質(zhì)的易降解性,不會給土壤等環(huán)境帶來污染。(2)他感作用和植被群落中的種類組成

H.B.Bode(1958):黑核桃下幾無草本植物,因其樹皮、果實含有氫化核桃酮(1-4-5-三羥基萘),進入泥土中氧化成核桃酮,抑制其它植物生長。3、生態(tài)意義:目前二十一頁\總數(shù)八十二頁\編于八點

北美加州草原: 針茅、草熟禾野燕麥、毛雀麥?zhǔn)笪膊莨嗄尽⑤?-2m2的草本植物不能生長的裸地?zé)?、放牧萜烯類物質(zhì)

內(nèi)因演替中的一種重要機制。(3)他感作用和植被群落的演替目前二十二頁\總數(shù)八十二頁\編于八點生物種間相互關(guān)系第二節(jié)種間關(guān)系

從理論上講,任何物種對其它物種的影響只可能有三種形式,即有利、有害或無利無害的中間態(tài),可用+、-、○表示。目前二十三頁\總數(shù)八十二頁\編于八點相互作用型物種1物種2相關(guān)作用的一般特征中性作用

兩個物種彼此不受影響

競爭:直接干擾型

-

-

每一種群直接抑制另一個

競爭:資源利用型

-

-

資源缺乏時的間接抑制

偏害作用

-

種群1受抑制,種群2無影響

寄生作用

+

-

種群1寄生者,通常較宿主2的個體小

捕食作用

+

-

種群1捕食者,通常較獵物2的個體大

偏利作用

+

種群1偏利者,而宿主2無影響

原始合作

+

+

相互作用對兩種都有利,但不是必然的

互利共生

+

+

相互作用對兩種都必然有利

目前二十四頁\總數(shù)八十二頁\編于八點一、生態(tài)位(niche)理論

生態(tài)位(niche):物種在群落和生態(tài)系統(tǒng)中的地位和角色.目前二十五頁\總數(shù)八十二頁\編于八點1、生態(tài)位理論的發(fā)展Grinnell,1917年首先使用:種或亞種占據(jù)的最后分布單位(空間生態(tài)位)

Elton,1927:有機體在群落中的功能作用與地位。(營養(yǎng)生態(tài)位) Hutchinson,1958:n-維資源中的超體積空間。 生態(tài)位niche:一個種群與群落中其它種群在時間和空間上的相對位置及機能關(guān)系。 若無競爭種存在,生物群落中,該物種所能占據(jù)的最大空間:基礎(chǔ)生態(tài)位。群落中種群所占據(jù)的實際空間及功能作用,實際生態(tài)位。目前二十六頁\總數(shù)八十二頁\編于八點目前二十七頁\總數(shù)八十二頁\編于八點基礎(chǔ)生態(tài)位與實際生態(tài)位目前二十八頁\總數(shù)八十二頁\編于八點目前二十九頁\總數(shù)八十二頁\編于八點2、生態(tài)位理論及計測

生態(tài)位寬度:物種對n-維資源空間的適應(yīng)范圍,是有機體單位所利用的各種不同資源的總和。 生物體只能利用現(xiàn)有資源中的一小部分:狹生態(tài)位;生物體能利用現(xiàn)有資源中的很大部分:廣生態(tài)位。

生態(tài)位重疊:兩個種(多個種)對一定資源位的共同利用程度。3、生態(tài)意義:

重疊、分離與競爭、進化(重疊少,資源利用系數(shù)小,進化上重疊;重疊多,競爭排斥原理不利于共存。) 生態(tài)位互補配置,充分利用環(huán)境資源 生態(tài)位重疊小,系統(tǒng)穩(wěn)定性高目前三十頁\總數(shù)八十二頁\編于八點生態(tài)位的分化——種內(nèi)競爭和種間競爭比較不同物種的資源利用曲線,可分析生態(tài)位的重疊和分離情況,探討競爭與進化的關(guān)系。d/w>1越大,種間差異超過種內(nèi),可能共存,但進化過程中不一定持久;d/w<1越小,生態(tài)位重疊太大,穩(wěn)定共存可能性小。目前三十一頁\總數(shù)八十二頁\編于八點

是指兩物種或更多物種共同利用同樣的有限資源時而產(chǎn)生的相互競爭作用。(1)競爭排斥原理(Principleofcompetitiveexclusion)

在一個穩(wěn)定的環(huán)境內(nèi),兩個以上受資源限制的、但具有相同資源利用方式的種,不能長期共存在一起,也即完全的競爭者不能共存。二、競爭關(guān)系目前三十二頁\總數(shù)八十二頁\編于八點目前三十三頁\總數(shù)八十二頁\編于八點(2)Lotka-Voterra種間競爭模型兩個物種生活在同一空間,利用相同資源,兩個種群數(shù)量如何變化?目前三十四頁\總數(shù)八十二頁\編于八點競爭系數(shù)αα是物種2個體轉(zhuǎn)換成物種1個體數(shù)量的系數(shù),即如果物種2一個個體相當(dāng)物種1的10個個體,則α=10α=1:對N1種群,物種2每個個體的競爭抑制效應(yīng)與物種1每個個體的影響相等α>1:對N1種群,物種2每個個體的競爭抑制效應(yīng)大于物種1每個個體α<1:對N1種群,物種2每個個體的競爭抑制效應(yīng)小于物種1每個個體目前三十五頁\總數(shù)八十二頁\編于八點LotkaVolterra方程種間競爭對每個種群的數(shù)量增長的影響α——

物種2對物種1的競爭系數(shù)β——

物種1對物種2的競爭系數(shù)目前三十六頁\總數(shù)八十二頁\編于八點LotkaVolterra方程分析——種群平衡狀態(tài)物種1種群增長停止:

dN1/dt=0k1-N1-αN2=0

N1=0,N2=K1/α

N2=0,N1=K1目前三十七頁\總數(shù)八十二頁\編于八點物種2種群增長停止:

dN2/dt=0

k2-N2-βN1=0N2=0,N1=K2/βN1=0,N2=K2目前三十八頁\總數(shù)八十二頁\編于八點兩個種群競爭動態(tài)——結(jié)果1物種1獲勝目前三十九頁\總數(shù)八十二頁\編于八點兩個種群競爭動態(tài)——結(jié)果2目前四十頁\總數(shù)八十二頁\編于八點兩個種群競爭動態(tài)——結(jié)果3目前四十一頁\總數(shù)八十二頁\編于八點兩個種群競爭動態(tài)——結(jié)果4目前四十二頁\總數(shù)八十二頁\編于八點競爭釋放競爭釋放:缺乏競爭者時,物種會擴張其實際生態(tài)位溫度水分目前四十三頁\總數(shù)八十二頁\編于八點狹義的捕食廣義的捕食作用典型捕食——捕食者襲擊獵物迅速殺死并吃掉食草——食草者僅僅消費對象個體的一部分寄生——寄生者與單一對象個體(寄主)有密切關(guān)系,通常生活在寄主的組織中三、捕食作用predation目前四十四頁\總數(shù)八十二頁\編于八點(1)捕食者和獵物的協(xié)同進化協(xié)同進化:一個物種的性狀作為對另一個物種性狀的反應(yīng)而進化捕食者:提高捕食效率——適應(yīng)性特征鋒利的爪,毒腺,集體圍獵獵物:逃避被捕食——適應(yīng)性特征保護色,假死,擬態(tài)捕食者—獵物在協(xié)同進化過程中,“負(fù)作用”的傾向減弱,利于物種共存目前四十五頁\總數(shù)八十二頁\編于八點(2)捕食者-獵物種群的數(shù)量動態(tài)Lotka-Volterra捕食者-獵物模型三點簡化假設(shè):一種捕食者和一種獵物捕食者數(shù)量下降到某一限度,獵物數(shù)量上升,捕食者數(shù)量增多,獵物數(shù)量下降捕食者數(shù)量上升到某一限度,獵物數(shù)量如果很少,捕食者數(shù)量就下降目前四十六頁\總數(shù)八十二頁\編于八點有干擾存在情況下捕食者-獵物種群動態(tài)——理論結(jié)果目前四十七頁\總數(shù)八十二頁\編于八點案例1:接近理論結(jié)果的案例典型的捕食者-獵物系統(tǒng):猞猁和雪兔目前四十八頁\總數(shù)八十二頁\編于八點猞猁和雪兔的種群動態(tài)目前四十九頁\總數(shù)八十二頁\編于八點目前五十頁\總數(shù)八十二頁\編于八點三個種群的數(shù)量動態(tài)¤

時滯目前五十一頁\總數(shù)八十二頁\編于八點捕食者種群對獵物種群的數(shù)量變化需要有一個反應(yīng)時間——時滯目前五十二頁\總數(shù)八十二頁\編于八點(3)食草作用食草的特點被食者只有部分機體受到損害,植物也不能逃避動物的取食植物進化出相應(yīng)的防衛(wèi)機制,減少傷害動物進化出自我調(diào)節(jié)機制,不毀滅植物植物與食草動物的協(xié)同進化植物的補償作用——落葉,增強光合作用植物的防衛(wèi)反應(yīng)——有毒次生代謝物質(zhì)食草動物形成的特殊酶解毒,或調(diào)整食草時間避開有毒物質(zhì)目前五十三頁\總數(shù)八十二頁\編于八點植物與食草動物的種群間的相互動態(tài)目前五十四頁\總數(shù)八十二頁\編于八點四、寄生關(guān)系parasitism1)寄生:一種(寄生者)寄居于另一個種(寄主)的體內(nèi)或體表,從而攝取寄主養(yǎng)分以維持生活的現(xiàn)象。2)類型:無論是那種類型,寄生植物都會使寄主植物的生長減弱,輕者引起寄主植物的生物量降低,重者引起寄主植物的養(yǎng)分耗竭,并使組織破壞而死亡。

全寄生:菟絲子; 半寄生:槲寄生、部分自養(yǎng) 專性寄生:——協(xié)同進化,固氮細(xì)菌 非專性寄生;3)特點:寄生植物結(jié)構(gòu)簡化,專性固定器官、繁殖力強、一定的專性。 寄主:機械保護、化學(xué)物質(zhì)保護、免疫學(xué)保護目前五十五頁\總數(shù)八十二頁\編于八點寄生物的多樣性1)微寄生物,在寄主體內(nèi)或表面繁殖。2)大寄生物,在寄主體內(nèi)或表面生長,但不繁殖。主要的寄生物有細(xì)菌、病毒、真菌和原生動物。在動物中,寄生蠕蟲特別重要,而昆蟲是植物的主要大寄生物。專性寄生必需以宿主為營養(yǎng)來源,兼性寄生也能營自由活動。擬寄生物包含一大類昆蟲大寄生物,它們在昆蟲宿主身上或體內(nèi)產(chǎn)卵,通常導(dǎo)致寄主死亡。目前五十六頁\總數(shù)八十二頁\編于八點寄主對疾病的反應(yīng)脊椎動物被微寄生物感染后會產(chǎn)生強烈的免疫反應(yīng),這種反應(yīng)有兩種明顯成份:①細(xì)胞免疫反應(yīng),吞噬細(xì)胞(如白血細(xì)胞-T淋巴細(xì)胞)攻擊并吞沒病原體細(xì)胞。②B-細(xì)胞免疫反應(yīng),以特定蛋白(或抗體)的生產(chǎn)為基礎(chǔ),由B淋巴細(xì)胞結(jié)合到病原體表面。如果再次遭遇同樣病原體(或抗原),免疫記憶會快速生產(chǎn)特異抗體,提高免疫力。③行為對策(behavioralstrategies)對降低寄生水平也很重要。許多脊椎動物具備整理行為,有效地去除外寄生物。

目前五十七頁\總數(shù)八十二頁\編于八點五、共生偏利共生——附生動植物與被附生物

是指兩個種之間的關(guān)系只對一方有利,對另一方無利害的共生。從藻類、地衣、苔蘚、蕨類甚至種子植物都有附生的?;ダ采煌锓N的兩個個體之間互惠關(guān)系,可以增加雙方的適合度。目前五十八頁\總數(shù)八十二頁\編于八點目前五十九頁\總數(shù)八十二頁\編于八點目前六十頁\總數(shù)八十二頁\編于八點例子:螞蟻和金合歡的互利共生空的葉刺可以筑巢植物為螞蟻提供蜜和蛋白質(zhì)目前六十一頁\總數(shù)八十二頁\編于八點植物得到保護目前六十二頁\總數(shù)八十二頁\編于八點目前六十三頁\總數(shù)八十二頁\編于八點目前六十四頁\總數(shù)八十二頁\編于八點互利共生的類型僅僅表現(xiàn)在行為上的互利共生——清潔工魚和顧客魚包括種植和飼養(yǎng)的互利共生——切葉蟻種植真菌有花植物和傳粉動物的互利共生——昆蟲和植物防御性互利共生——螞蟻和金合歡動物消化道中的互利共生——反芻動物與細(xì)菌等生活在動物組織和細(xì)胞內(nèi)的共生體——藻類和原生動物高等植物和真菌的互利共生——菌根和植物藻類和真菌的共生體——地衣細(xì)菌和植物的互利共生——根瘤菌和植物目前六十五頁\總數(shù)八十二頁\編于八點互利共生的作用1:珊瑚蟲和藻類目前六十六頁\總數(shù)八十二頁\編于八點互利共生的作用2:菌根和三葉草的水分平衡目前六十七頁\總數(shù)八十二頁\編于八點目前六十八頁\總數(shù)八十二頁\編于八點目前六十九頁\總數(shù)八十二頁\編于八點目前七十頁\總數(shù)八十二頁\編于八點競爭和資源利用——硅藻目前七十一頁\總數(shù)八十二頁\編于八點結(jié)果評價——種內(nèi)競爭和種間競爭指標(biāo)種內(nèi)競爭強度指標(biāo)(S)物種1:1/K1=S11物種2:1/K2=S22S值越大,種內(nèi)競爭越激烈種間競爭強度指標(biāo)(T)物種2(對物種1):a

/K1=T21物種1(對物種2):β/K2=T12T值越大,種間競爭越強目前七十二頁\總數(shù)八十二頁\編于八點四種結(jié)果:K1>K2/βK2<K1/a物種1勝利K1<K2/βK2>K1/a物種2勝利K1>K2/βK2<K1/a物種1或2勝利K1<K2/βK2<K1/a物種1和2共存β目前七十三頁\總數(shù)八十二頁\編于八點四種結(jié)果:βS11<T12S22>T21物種1勝利S11>T12S22<T21物種2勝利S11<T12S22<T21物種1或2勝利S11>T12S22>T21物種1和2共存目前七十四頁\總數(shù)八十二頁\編于八點四種結(jié)果評價結(jié)果1:S11<T12;S22>T21——物種1勝利物種1:種內(nèi)競爭強度<種間競爭強度——對外競爭力強物種2:種內(nèi)競爭強度>種間競爭強度——對內(nèi)競爭力強物種1勝利結(jié)果2:同樣道理——物種2勝利物種2

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