第三章-種群及其基本特征(一)課件

第三章種群及其基本特征

第一節(jié)種群的概念

第二節(jié)種群的動(dòng)態(tài)★第三節(jié)

第四節(jié)種群調(diào)節(jié)參考文獻(xiàn)思考題第一節(jié)種群的概念種群(population):在一定空間中，同種個(gè)體的組合。有的生態(tài)學(xué)家還在種群定義中加進(jìn)其他一些內(nèi)容，如能相互進(jìn)行雜交、具有一定結(jié)構(gòu)、一定遺傳特性等內(nèi)容。種群是通過種內(nèi)關(guān)系組成的一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一體或系統(tǒng)。種群具有個(gè)體不具備的一些群體特征。種群是一個(gè)自我調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，使其能在生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)維持自身穩(wěn)定性。種群不僅是自然界物種存在、物種進(jìn)化、物種關(guān)系的基本單位，也是生物群落、生態(tài)系統(tǒng)的基本組成成份，同時(shí)，還是生物資源保護(hù)、利用和有害生物綜合管理的具體對(duì)象。第二節(jié)種群的動(dòng)態(tài)種群動(dòng)態(tài)是種群生態(tài)學(xué)的核心問題種群的密度和分布種群統(tǒng)計(jì)學(xué)★種群的增長(zhǎng)模型★自然種群的數(shù)量變動(dòng)種群動(dòng)態(tài)是種群生態(tài)學(xué)的核心問題種群動(dòng)態(tài)是種群數(shù)量在時(shí)間和空間上的變動(dòng)規(guī)律,它的研究意義在于：確定合理利用漁業(yè)和野生動(dòng)植物保護(hù)管理中的收獲量；改進(jìn)草場(chǎng)放牧制度、放牧強(qiáng)度和林場(chǎng)采伐制度；制訂保護(hù)瀕危生物、防止絕滅對(duì)策；提出農(nóng)牧醫(yī)病蟲鼠草害和人畜共患疾病的生態(tài)防治措施。種群動(dòng)態(tài)研究涉及的內(nèi)容：有多少（種群數(shù)量或密度）？哪里多，哪里少（種群分布）？怎樣變動(dòng)（數(shù)量變動(dòng)和擴(kuò)散遷移）？為什么這樣變動(dòng)（種群調(diào)節(jié)）？種群動(dòng)態(tài)的研究方法：野外觀察、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)模種群的密度和分布數(shù)量統(tǒng)計(jì)絕對(duì)密度相對(duì)密度單體生物和構(gòu)件生物絕對(duì)密度絕對(duì)密度(absolutedensity)：?jiǎn)挝幻娣e或空間的實(shí)有個(gè)體數(shù)。絕對(duì)密度的統(tǒng)計(jì)方法：總數(shù)量調(diào)查(totalcount)：計(jì)數(shù)某地段全部生活的個(gè)體數(shù)量。大范圍時(shí)有時(shí)采用航拍計(jì)數(shù)。樣方法(useofquadrats)：在若干樣方中計(jì)數(shù)全部個(gè)體，然后將其平均數(shù)推廣，來(lái)估計(jì)種群整體。標(biāo)志重捕法(mark-recapturemethods)：在調(diào)查地段中，捕獲一部分個(gè)體進(jìn)行標(biāo)志，然后放回，經(jīng)一定期限后進(jìn)行重捕。根據(jù)重捕中標(biāo)志的比例，估計(jì)個(gè)體的總數(shù)。安博塞利國(guó)家公園的非洲斑馬馬拉河上的非洲角馬肯尼亞納庫(kù)魯湖上的火烈鳥標(biāo)志重捕法

N:M=n:mN=(M*n)/m

M——標(biāo)志數(shù)；

n——重捕個(gè)體數(shù)；

m——重捕中標(biāo)志數(shù)；

N——樣地上個(gè)體總數(shù)例如：標(biāo)志39只鼠，再捕34只中，有標(biāo)志鼠15只。則N＝(M*n)/m=88只條件：范圍內(nèi)分布均勻；調(diào)查期內(nèi)沒有遷入遷出；沒有出生和死亡。相對(duì)密度(relativedensity)估計(jì)：表示個(gè)體數(shù)量多少的相對(duì)指標(biāo)。捕獲率：調(diào)查夜行性小嚙齒類動(dòng)物；糞堆數(shù)：調(diào)查兔、鹿等中、大型狩獵動(dòng)物；毛皮收購(gòu)：歷史上美洲兔、猞猁9－10年數(shù)量變動(dòng)周期即通過毛皮收購(gòu)數(shù)而確定；單位捕撈魚量：調(diào)查魚類，如100小時(shí)拖網(wǎng)魚量；鳴叫聲：調(diào)查鳥類；動(dòng)物痕跡：活動(dòng)留下的土丘、洞穴、巢、蛹等。相對(duì)密度單體生物和構(gòu)件生物單體生物（unitaryorganism）單體生物個(gè)體清楚，基本保持一致的體形，每一個(gè)體來(lái)源于一個(gè)受精卵。如鳥類、獸類等。構(gòu)件生物（modularorganism）構(gòu)件生物由一個(gè)合子發(fā)育成一套構(gòu)件，由這些構(gòu)件組成個(gè)體。如水稻、樹及珊瑚等。兩個(gè)層次：一是合子產(chǎn)生的個(gè)體數(shù)（相當(dāng)于單體生物的個(gè)體數(shù)），二是組成每個(gè)個(gè)體的構(gòu)件數(shù)。種群統(tǒng)計(jì)學(xué)種群的群體特征種群結(jié)構(gòu)和性比生命表動(dòng)態(tài)生命表靜態(tài)生命表綜合生命表種群增長(zhǎng)率(r)和內(nèi)稟增長(zhǎng)率（rm)種群的群體特征種群密度(density)：絕對(duì)密度和相對(duì)密度種群初級(jí)參數(shù)（出生入死）

①出生率(natality)：生理出生率(physiologicalnatality)和生態(tài)出生率(ecologicalnatality)②死亡率(mortality)：生理死亡率(physiologicalmortality)和生態(tài)死亡率(ecologicalmortality)出生率和死亡率一般都以種群中每單位時(shí)間每1000個(gè)個(gè)體的出生或死亡數(shù)來(lái)表示。③遷入和遷出率出生和遷入使種群數(shù)量增加，死亡和遷出使種群數(shù)量減少。次級(jí)種群參數(shù)：性比(sexratio)、年齡分布(agestructure)、種群增長(zhǎng)率(populationgrowthrate)等。種群參數(shù)的一些基本概念生理出生率(physiologicalnatality)：種群在理想條件下所能達(dá)到的最大出生數(shù)量，又稱最大出生率(maximumnatality)。生態(tài)出生率(ecologicalnatality)：一定時(shí)期內(nèi)，種群在特定條件下實(shí)際繁殖的個(gè)體數(shù)量，它受性成熟速度、一年生殖次數(shù)、一次產(chǎn)仔數(shù)量、妊娠期長(zhǎng)短和孵化期長(zhǎng)短、以及環(huán)境條件、營(yíng)養(yǎng)狀況和種群密度等因素影響，又稱實(shí)際出生率(realizednatality)。生理死亡率(physiologicalmortality)：最適條件下，所有個(gè)體都因衰老而死，這種死亡率稱生理死亡率，又稱最小死亡率(minimummortality)生態(tài)死亡率(ecologicalmortality)：一定條件下，種群實(shí)際的死亡率，又稱實(shí)際出生率(realizedmortality)。種群結(jié)構(gòu)和性比年齡結(jié)構(gòu)性比年齡結(jié)構(gòu)年齡結(jié)構(gòu)：種群各年齡組的個(gè)體在種群內(nèi)的比例和配置情況，通常用年齡錐體（agepyramid）表示。年齡錐體有三種類型：增長(zhǎng)(increasing)、穩(wěn)定(stable)和下降(declining)型。種群的年齡分布(agedistribution)體現(xiàn)種群存活、繁殖的歷史，以及未來(lái)潛在的增長(zhǎng)趨勢(shì)，因此，研究種群的歷史，便可預(yù)測(cè)種群的未來(lái)。年齡錐體的三種基本類型增長(zhǎng)型種群:

呈典型金字塔形，幼年組個(gè)體數(shù)多，老年組個(gè)體數(shù)少，種群的死亡率小于出生率，種群迅速增長(zhǎng)。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。下降型種群:

幼年組個(gè)體數(shù)少，老年組個(gè)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。種群年齡分布--1白橡樹(Quercusalba)種群的年齡分布(Miller,1923)種群年齡分布--2木棉樹(Populusdeltoidessubsp.)種群的年齡分布(HoweandKnopf,1991)立陶宛、匈牙利和盧旺達(dá)的人口年齡結(jié)構(gòu)人口年齡結(jié)構(gòu)b=0.014d=0.013b=0.011d=0.015b=0.039d=0.021立陶宛匈牙利盧旺達(dá)性比性比（sexratio）:同一年齡組的雌雄數(shù)量之比，即年齡錐體兩側(cè)的數(shù)量比例。第一性比:

受精卵中雄性個(gè)體和雌性個(gè)體數(shù)目的比例;第二性比:

幼年成長(zhǎng)到個(gè)體性成熟時(shí)的性比;第三性比:

充分成熟的個(gè)體性比。生命表動(dòng)態(tài)生命表（dynamiclifetable），即同生群生命表（cohortlifetable）：根據(jù)大約同一時(shí)間出生的一組個(gè)體（同生群）從出生到死亡的記錄編制的生命表稱同生群生命表。靜態(tài)生命表（staticlifetable），即特定時(shí)間生命表（time-specificlifetable）：根據(jù)某一特定時(shí)間對(duì)種群作一年齡結(jié)構(gòu)調(diào)查數(shù)據(jù)而編制的生命表稱靜態(tài)生命表。綜合生命表（complexlifetable）：包括了出生率的生命表稱綜合生命表。生命表的基本參數(shù)存活數(shù)nx存活率lx

=nx/n0死亡數(shù)dx

=

nx-nx+1死亡率qx=dx/nx=1-

(nx+1/nx) Lx是從x到x+1期的平均存活數(shù)Lx=(nx＋

nx+1)/2Tx是進(jìn)入x期齡的全部個(gè)體在進(jìn)入x期后的存活個(gè)體總年數(shù)，Tx=∑

Lxex表示進(jìn)入x齡期，個(gè)體平均還能存活多長(zhǎng)時(shí)間的估計(jì)值，稱生命期望（lifeexpectancy）。ex=

Tx/nx e0為種群的平均壽命。e0=(L0+

L1+L2+．．．+Lx)/

n0e1=(L1+L2+．．．+Lx)/

n1…

藤壺的生命表（動(dòng)態(tài)）lx=nx/n0qx=dx/nxdx=(nx-nx+1)

Lx=(nx+nx+1)/2Tx=Σ

Lxex=Tx/

nx動(dòng)態(tài)生命表（藤壺）從藤壺的生命表可以看出3方面信息：生命期望ex：表示該年齡期開始時(shí)的平均能存活的年限，也稱平均余年。存活曲線：以存活數(shù)的對(duì)數(shù)(lgnx)對(duì)x作圖可得。死亡率曲線:以qx對(duì)x作圖可得。Ⅰ型存活曲線(typeⅠsurvivorship):幼體和中年個(gè)體的存活率相對(duì)高，老年個(gè)體的死亡率高。如大型哺乳動(dòng)物；Ⅱ型存活曲線(typeⅡsurvivorship):各年齡段的死亡率恒定，曲線呈對(duì)角線型。如鳥類；Ⅲ型存活曲線(typeⅢsurvivorship):一段極高的幼體死亡率時(shí)期之后，存活率相對(duì)高。如草本植物。年齡存活數(shù)的對(duì)數(shù)存活曲線Ⅰ型Ⅱ型Ⅲ型藤壺的存活曲線藤壺的存活曲線介于Ⅰ和Ⅱ型之間存活數(shù)對(duì)數(shù)表示的意義存活曲線中，為什么縱軸用存活數(shù)的對(duì)數(shù)表示而不是用存活數(shù)表示？因?yàn)槲覀冴P(guān)心的不是存活的絕對(duì)數(shù)量，而是某一時(shí)間段內(nèi)單位個(gè)體的存活變化率。例如：開始有1000個(gè)體，一年后死亡500，則減少的對(duì)數(shù)值為：log(1000)-log(500)=0.3;假設(shè)開始有100個(gè)體，一年后死亡50，則減少的對(duì)數(shù)值為：log(100)-log(50)=0.3；兩者完全一致，而死亡的絕對(duì)數(shù)兩者差別很大。野大白羊的生命表和存活曲線夾竹桃屬Phloxdrummondii幾種生物的存活曲線白冠雀和美國(guó)知更鳥泥龜mudturtle多年生植物靜態(tài)生命表靜態(tài)生命表中個(gè)體出生于不同年，經(jīng)歷了不同的環(huán)境條件。區(qū)別：靜態(tài)（所有馬鹿均是57年前出生的）；動(dòng)態(tài)（均是57年出生的）。同一時(shí)間坐標(biāo)表示的年齡是完全不同的。動(dòng)態(tài)和靜態(tài)生命表的優(yōu)缺點(diǎn)動(dòng)態(tài)生命表個(gè)體經(jīng)歷了同樣的環(huán)境條件，而靜態(tài)生命表中個(gè)體出生于不同的年份，經(jīng)歷了不同的環(huán)境條件，因此，編制靜態(tài)生命表等于假定種群所經(jīng)歷的環(huán)境沒有變化，事實(shí)上情況并非如此。動(dòng)態(tài)生命所研究的對(duì)象必須是同一時(shí)間出生的個(gè)體，但歷時(shí)太長(zhǎng)工作量太大，難以獲得生命表數(shù)據(jù)。靜態(tài)生命表雖有缺陷，在運(yùn)用得法的情況下，還是有價(jià)值的。綜合生命表基本參數(shù)：mx欄：又稱生育力表（fecundityschedule），描述種群各年齡段的出生率，常以每雌產(chǎn)仔率為指標(biāo)。kx欄：又稱致死壓力(killingpower)，表示年齡組死亡率的指標(biāo)，由lx欄導(dǎo)出，kx=lglx-lglx+1。凈生殖率R0，R0=∑lxmx，既包括種群在該特定階段中新出生的，也已扣除了死亡的，所以R0代表該種群經(jīng)過一個(gè)世代后（世代時(shí)間T）的凈生殖率。T為世代時(shí)間(generationtime)，它是指種群中子代從母體出生到子代再產(chǎn)子的平均時(shí)間，用生命表資料可以估計(jì)T的近似值，即T=∑xlxmx/R0=∑xlxmx/∑lxmx

（書上例子P50）種群增長(zhǎng)率(r)和內(nèi)稟增長(zhǎng)率（rm)種群增長(zhǎng)率(r)：表示每員增長(zhǎng)率(percapitalgrowthrate)，是一種瞬時(shí)增長(zhǎng)率。在進(jìn)行物種間比較種群增長(zhǎng)潛力時(shí)，r比R0更具可比性。計(jì)算公式：r=lnR0/Tr對(duì)于計(jì)劃生育具有啟示作用，控制人口，應(yīng)減小R0值（限制每對(duì)夫婦子女?dāng)?shù)）和增大T值（晚婚晚育）。內(nèi)稟增長(zhǎng)率(rm)：是具有穩(wěn)定年齡結(jié)構(gòu)的種群，在食物不受限制、同種其他個(gè)體的密度維持在最適水平，在環(huán)境中沒有天敵，并在某一特定的溫度、濕度、光照和食物等的環(huán)境條件組配下，種群的最大瞬時(shí)增