第八章種群與生物群落

二、種群的基本特征1、種群的大小和密度任何一種生物在一定空間中個體數(shù)目的多少稱為種群的大??；在單位面積或空間中的個體數(shù)目，則稱密度。密度有絕對密度和相對密度兩大類。絕對密度采用樣方法等獲得；相對密度分為直接數(shù)量密度指標(biāo)（如捕捉法）和間接數(shù)量指標(biāo)（如鳴叫聲、糞堆數(shù)、遇見率、捕獲率、標(biāo)志捕獲法等）。測定密度有助于了解種群的大小、動態(tài)，了解種群與環(huán)境資源和生態(tài)條件的關(guān)系等。當(dāng)前第1頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)2、種群的年齡結(jié)構(gòu)和性比（1）種群的年齡結(jié)構(gòu)

●

種群的年齡結(jié)構(gòu)是指不同年齡組的個體在種群內(nèi)的比例和配置情況。

●

一般種群年齡結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，其穩(wěn)定性愈大，適應(yīng)能力愈強(qiáng)，種群愈繁盛。中國人口老化過程三個階段為：a.1990～2000年，中國人口由成年型向老年型轉(zhuǎn)變；b.2000～2020年，典型的老年型；c.2020～2050年，中國人口老化的嚴(yán)重階段。

當(dāng)前第2頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)●

性比是指一個種群中全部個體或某一齡級中雌雄個體的比例。中國人口的男女性別比偏高：a.1953年：104.88b.1964年：103.88c.1982年：107.15d.2000年：106.74（2）種群的性比結(jié)構(gòu)●性比通常有單性（銀杏、雪松）和兩性之分。對于動物來說，還要考慮婚配制度。當(dāng)前第3頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)3、種群的出生率和死亡率

●最大出生率：指種群處于理想條件下(無任何生態(tài)因子的限制，繁殖僅受生理因素所制約)的出生率。

●實(shí)際出生率：指在特定條件下的出生率。

●最低死亡率：指生物種群在最適環(huán)境下，活到了其生理壽命才死亡的概率。

●實(shí)際死亡率：指種群在特定環(huán)境下的死亡概率，即多數(shù)或部份個體死于捕食者、疾病、饑餓、惡劣氣候和砍伐等。當(dāng)前第4頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)4、種群分布a.隨機(jī)分布；b.均勻分布；c.成群分布（主要的）原因：①資源分布不均②植物的繁殖，以母株為擴(kuò)展中心③動物的社會行為使其結(jié)合成群

當(dāng)前第5頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)種群個體的空間分布格局1、成群分布；2、均勻分布；3、隨機(jī)分布當(dāng)前第6頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)成群分布當(dāng)前第7頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)均勻分布當(dāng)前第8頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第9頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)1、種群在無限環(huán)境中的指數(shù)增長

（前提：增長是無界的；沒有遷出和遷入；不具年齡結(jié)構(gòu)）

●世代不相重迭種群的離散增長模型

（許多一年生植物和一年生殖一次的昆蟲）

Nt

=N0λt

λ為種群周限增長率●世代重迭種群的連續(xù)增長模型

（如大多數(shù)哺乳動物）Nt

=N0ertr為種群的瞬時增長率當(dāng)前第10頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)2種群在有限環(huán)境中的邏輯斯蒂增長

（1）概念

指種群數(shù)量在實(shí)際有限環(huán)境中，受到生物因素和環(huán)境阻力影響狀態(tài)下的增長形式。這是自然界中種群的普遍增長形式。dN/dt=rN(K-N)/K

式中(K-N)/K代表環(huán)境阻力

（2）意義：

它是許多相互作用種群增長模型的基礎(chǔ)。

是漁撈、林業(yè)、農(nóng)業(yè)等實(shí)踐領(lǐng)域中確定最大持續(xù)產(chǎn)量的主要模型。

模型中r,K兩個參數(shù)已成為生物進(jìn)化對策理論中的重要概念。當(dāng)前第11頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)種群增類型當(dāng)前第12頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)四、種群的動態(tài)與調(diào)節(jié)

1、種群動態(tài)

●種群動態(tài)就是研究種群數(shù)量在時空上的變動規(guī)律。簡單地講，就是種群的大小和密度、分布類型、種群變動的過程、時間及其變動的機(jī)制。

●

種群動態(tài)是種群生態(tài)學(xué)的核心問題，也是更好地進(jìn)行生物資源開發(fā)、利用和保護(hù)的一個重要理論依據(jù)。

當(dāng)前第13頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)（1）種群動態(tài)的表現(xiàn)形式

●種群增長

●種群動態(tài)平衡

在環(huán)境相對穩(wěn)定的狀態(tài)下，振幅比較小且較長期穩(wěn)定在同一水平的一種平衡。

●周期性波動

指種群波動振幅較大但又有規(guī)律的波動

●不規(guī)則波動（極端例子：種群暴發(fā)）

（通常是由于非生物因素尤其是氣候因素差異如旱澇、極端溫度而造成的）

●

種群的衰落與滅亡

●生態(tài)入侵當(dāng)前第14頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)種群波動形式當(dāng)前第15頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)

種群變化的周期性波動當(dāng)前第16頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)●種群衰亡的原因有：

①種群密度過低，雌雄個體難以相遇，從而降低其繁殖力；

②種群內(nèi)個體數(shù)量太少，容易產(chǎn)生近親繁殖，使后代體質(zhì)減弱、死亡率增加等；

③物種的絕滅也可能與不適應(yīng)環(huán)境變化相關(guān)；

④也有可能是由于新物種的入侵，使原有物種在種間競爭中被淘汰；

⑤人類對自然種群之生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致生境惡化，加速種群絕滅等。

當(dāng)前第17頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)

●生態(tài)入侵

指某些生物種類因偶然的機(jī)會進(jìn)入某一適宜其生存和繁殖的地區(qū)，使得其種群數(shù)量不斷增加，分布區(qū)逐步穩(wěn)定擴(kuò)展的過程。如歐洲穴兔、松線蟲、豚草。當(dāng)前第18頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)2、種群調(diào)節(jié)

●

種群是通過環(huán)境阻力的負(fù)反饋機(jī)制促進(jìn)種群潛在增長力發(fā)展的正反饋受到限制而實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)，使種群數(shù)量維持在某種平衡狀態(tài)。

●

物種的這種自我調(diào)節(jié)機(jī)制主要是通過密度制約過程而實(shí)現(xiàn)的。

●

種群除了種內(nèi)密度調(diào)節(jié)外，還存在種間的密度調(diào)節(jié)和

非密度調(diào)節(jié)（非生物因子如氣候因子對種群大小的調(diào)節(jié)）。當(dāng)前第19頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)

種群的自我調(diào)節(jié)（密度調(diào)節(jié)）當(dāng)前第20頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)五、種間關(guān)系

互利的：即兩個種的個體相互幫助，相互依賴而生存對抗的：即一種個體直接殺死另一種個體。在這兩個極端類型間還存在著多種過渡類型不相關(guān)的當(dāng)前第21頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)（1）互利共生：指兩種或兩種以上的物種或種群長期緊密地共同生活在一起，存在生理上的聯(lián)系并彼此受益，但不能單獨(dú)生存的共生現(xiàn)象。（2）偏利共生（附生）：是指一種生物附著在另一種生物的體表生活，彼此間不存在生理聯(lián)系，只對一方有利，而對另一方無害的現(xiàn)象。（3）原始協(xié)作：兩種或兩種以上的物種或種群生活在一起，彼此有利，同時它們又可彼此獨(dú)立生存的現(xiàn)象，如狼與狽的協(xié)作關(guān)系。當(dāng)前第22頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)（4）競爭：是指對于食物、生存空間和其它條件具有相似要求的不同種或同種的不同個體，為了生存彼此抑制對方的現(xiàn)象（5）捕食：捕食是指捕食生物襲擊、損傷或殺死被捕食生物，并以其為食的現(xiàn)象。（6）寄生：寄生就是一種生物生活在另一種生物的體表或體內(nèi)，并從中吸取營養(yǎng)物質(zhì)而生活的種間關(guān)系。（7）腐生：一種生物以另一種生物的腐爛物為食的現(xiàn)象。

（8）偏害：指對單方不利的種間相關(guān)關(guān)系。如異種抑制作用和抗生作用。當(dāng)前第23頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)六、種群生態(tài)適應(yīng)對策

種群生態(tài)適應(yīng)對策是指一個物種或種群在進(jìn)化過程中形成各種特有的生活史從而獲得生存和發(fā)展的對策，又稱生活史對策。r―對策者是以提高增殖能力和擴(kuò)散能力取得生存。k―對策者則以提高競爭能力獲得優(yōu)勝。當(dāng)前第24頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)種群的生態(tài)適應(yīng)對策當(dāng)前第25頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)第二節(jié)

生物群落一、

生物群落的概念

生物群落是指在一定的空間范圍內(nèi)，各種生物種群相互聯(lián)系、相互影響的有規(guī)律的一種結(jié)構(gòu)單元。生物群落因其組成成分中生物類別的不同又分為植物群落、動物群落和微生物群落。在生物群落中，植物群落是動物的食物資源庫、隱蔽所和繁衍生息的地方。所以，地球上幾乎沒有毫無動物棲居的植物群落，也沒有不與植物群落發(fā)生關(guān)系的動物群落。生物群落中又以植物群落在其結(jié)構(gòu)和功能中所起作用最大，尤其是陸地植物群落它的群落外貌最突出，常常決定了生物群落的外貌特征。當(dāng)前第26頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)二、生物群落種類組成1、影響群落種類組成的因素：環(huán)境條件（優(yōu)越）群落發(fā)育的時間（長）群落內(nèi)部物理環(huán)境（復(fù)雜）

群落交錯區(qū)（邊緣效應(yīng)）2、物種多樣性：物種數(shù)目多少（豐富度），物種個體數(shù)目的多少（均勻度）。香農(nóng)—威納指數(shù)H=-ΣPilnPi，H：物種多樣性指數(shù)，S：物種數(shù)目，Pi：第i種的個體在全部個體中比例。應(yīng)用：a.從熱帶到兩極b.在低緯高山區(qū)c.海洋或淡水中。當(dāng)前第27頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)（1）群落交錯區(qū)不同區(qū)域的交界區(qū)域，即群落的過渡地帶。（2）邊緣效應(yīng)由于群落交錯區(qū)的環(huán)境條件復(fù)雜，使得單位面積內(nèi)的生物種類和種群密度較之于相鄰群落有所增加的現(xiàn)象。如美國Illinois州森林內(nèi)部的鳥僅發(fā)現(xiàn)14種，但在林緣地帶達(dá)22種。邊緣效應(yīng)已被用于生產(chǎn)過程中。返回當(dāng)前第28頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)香農(nóng)-維納指數(shù)計算公式變形其中:N是物種種類數(shù)，n是指某一物種個體數(shù)占總物種數(shù)的比例值1、一個群落有2個種，一個種有9個個體，另一個有1個個體。2、一個群落有2個種，一個種有5個個體，另一個有5個個體分別計算這兩個群落的物種多樣性？H1=0.4697H2=1當(dāng)前第29頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)②物種的組成

當(dāng)前第30頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)●物種的豐富性通常與其生存環(huán)境的多樣性存在密切的正相關(guān)關(guān)系。

●物種的豐富性與環(huán)境的優(yōu)越性也存在正相關(guān)關(guān)系。

●通常山地的生物種類比平原的多，濕潤區(qū)的比干旱區(qū)的多，林地的比草地的多。

●物種的豐富性還與生物群落間的相互聯(lián)系有很大關(guān)系。如陸生生物群落中植物種類的多樣性和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性能直接影響動物種類和數(shù)量。

當(dāng)前第31頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)生態(tài)位（Niche）群落中每一個生物中所占據(jù)的小生境（住所，空間）和它的功能（作用）結(jié)合起來。優(yōu)勢種（Ｄｏｍｉｎａｎｔｓｐｅｃｉｅｓ）個體數(shù)量多生物量大職業(yè)覆蓋地面的程度也大，生活能力強(qiáng)和對生境具有明顯影響的生物種群。建群種（Ｃｏｎｓｔｒｕｃｉｖｅｓｐｅｃｉｅｓ）優(yōu)勢種中的最優(yōu)勢者，即覆蓋面積大占有最大空間，在建造群落和改造環(huán)境方面作用最突出的生物種。伴生種（Companionspecies）群落中的其他次要的種類

當(dāng)前第32頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)三、群落結(jié)構(gòu)外貌是認(rèn)識和區(qū)分群落類型的重要特征之一。

植物群落的外貌主要決定與群落種優(yōu)勢種的生活型。生活型（Lifeform）

植物長期受一定環(huán)境綜合影響所表現(xiàn)出來的生長形態(tài)。1、含義

構(gòu)成群落的生物種群在群落空間上按一定規(guī)律組合排列的現(xiàn)象。當(dāng)前第33頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)2、群落結(jié)構(gòu)的類型(1).群落的垂直結(jié)構(gòu)——呈層現(xiàn)象生活型不同，對環(huán)境有不同需求的植被分別出現(xiàn)于地面以上不同高度和其根系分布于地面以下不同深度，從而使整個群落在垂直空間有了上下不同層次的分化。當(dāng)前第34頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)群落垂直結(jié)構(gòu)當(dāng)前第35頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)群落垂直結(jié)構(gòu)當(dāng)前第36頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第37頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)(２)．群落的水平結(jié)構(gòu)——鑲嵌性（Ｍｏｓａｉｃ）形成原因：小地形的起伏變化土壤濕度或鹽漬化程度的差異光照狀況的不同植物依靠根蘗或根莖繁殖動物活動當(dāng)前第38頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第39頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)群落的鑲嵌性當(dāng)前第40頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)(3)．群落的生態(tài)結(jié)構(gòu)——層片

前蘇聯(lián)著名植物群落學(xué)家B.H.蘇卡喬夫：

“層片具有一定的種類組成，這些種類具有一定的生態(tài)生物學(xué)一致性，而且特別重要的是它具有一定的小環(huán)境，這些小環(huán)境構(gòu)成植物群落環(huán)境的一部分。”

當(dāng)前第41頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)區(qū)分層與層片注意當(dāng)前第42頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)四、群落環(huán)境群落在形成過程中，隨著各種生物的逐

漸定居，通過植物枝葉的遮蔭和擋風(fēng)，

根系不斷地分泌有機(jī)化合物，枯枝落葉

層覆蓋地面和較弱地表徑流，微生物對有機(jī)質(zhì)的分解

以及動物的活動等，不斷、地改造原來的物理環(huán)境，是群落內(nèi)部形成了顯著不同于其周圍裸地的環(huán)境，即群落環(huán)境。當(dāng)前第43頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第44頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)五、

生物群落的動態(tài)1、植物群落的季節(jié)變化季相:在不同的季節(jié)植物發(fā)芽、展葉、開花、結(jié)果、落葉、休眠等。群落的生產(chǎn)力生物量植物體內(nèi)的營養(yǎng)成分和群落環(huán)境發(fā)生周期性變化。群落的季節(jié)變化是指生物受環(huán)境條件（特別是氣候）周期性變化的制約，并與生物種的生活周期相協(xié)調(diào)的結(jié)果。它是群落內(nèi)部本身的變化，并不影響整個群落的性質(zhì)。因此又被稱為群落內(nèi)部的變化。除了季相變化外，群落的季節(jié)性變化還包括在生產(chǎn)力、生物的營養(yǎng)成分和群落內(nèi)部的環(huán)境等的周期性變化當(dāng)前第45頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)植物的季相當(dāng)前第46頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第47頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)當(dāng)前第48頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)2、生物群落的演替(1)概念在一定地段上一種群落被另一種群落所代替的過程叫做演替.

（2）演替動力

●群落外部環(huán)境條件的改變（如氣候、地貌、土壤等）

●植物繁殖體的遷移散布

●動物的活動

●群落本身活動對內(nèi)部環(huán)境的改變

●種間種內(nèi)關(guān)系●人類活動當(dāng)前第49頁\共有58頁\編于星期五\23點(diǎn)（3）演替類型（按演替基質(zhì)狀況分）

①

原生演替

●

原生演替是指發(fā)生于以前沒有植被覆蓋過的原生裸地上的群落演替。

●

原生演替可分為發(fā)生于干燥地面的旱生演替系列和發(fā)生于水域里的水生演替系列。

●

典型旱生演替系列序列為：裸巖

→

地衣群落

→

苔蘚群落

→

草本群落

→

灌木群落

→

喬木群落；相應(yīng)的動物群落演替序列為：

螨類出現(xiàn)

→

螨類等無脊椎動物繁盛

→

土表動物、昆蟲、蜘蛛等繁盛