大學(xué)課程種群生態(tài)學(xué)課件

1第三章種群生態(tài)學(xué)1第三章種群生態(tài)學(xué)2主要內(nèi)容3.1種群的概念3.2種群動(dòng)態(tài)3.3種群的遺傳與進(jìn)化3.4種內(nèi)與種間關(guān)系2主要內(nèi)容3.1種群的概念33.1種群的概念33.1種群的概念4

界門(mén)綱目科屬

種生物分類(lèi)階元種（species）是由種群所組成的生殖單元（和其它單元生殖上隔離著），它在自然界占有一定的生境地位，在宗譜線(xiàn)上代表一定的分支”4界生物分類(lèi)階元種（species）是由種群所組成的生殖5種群（population）是在特定的時(shí)期內(nèi)占有特定空間，具有潛在雜交能力的同種生物個(gè)體的集合。該定義表示種群具有時(shí)、空特征，占有一定的領(lǐng)域，是同種個(gè)體通過(guò)種內(nèi)關(guān)系組成的一個(gè)統(tǒng)一體或系統(tǒng)（具有數(shù)量特征），同時(shí)，又具有遺傳特征population一詞源于拉丁語(yǔ)populus，原意為人群，在昆蟲(chóng)學(xué)中譯為蟲(chóng)口，分類(lèi)學(xué)譯為居群，生態(tài)學(xué)家普遍譯為種群

進(jìn)化生物學(xué)中，種群是一個(gè)演化單位；生態(tài)學(xué)中，種群是生物群落的基本組成單位5種群（population）是在特定的時(shí)期內(nèi)占有特定空間，6?The

differencesbetweenthespeciesandpopulation一個(gè)物種指的是不存在生殖隔離（即能夠交配并且產(chǎn)生可育后代）的全部生物。這些生物可以是不同地域的，之間可以沒(méi)有任何聯(lián)系。如兩個(gè)不連通的湖泊中的鯉魚(yú)可以稱(chēng)作是一個(gè)物種。種群指的是一定地域范圍內(nèi)同一物種個(gè)體的總和，這些個(gè)體不能僅僅是機(jī)械地聚集在一起，個(gè)體之間應(yīng)該存在聯(lián)系（如互相交配，有一定的社會(huì)組織關(guān)系）。例如一座山上有三群狼，屬于同一物種；但這三群狼各自獨(dú)立生活，各有自己的領(lǐng)地，有各自的首領(lǐng)，那就是三個(gè)種群6?The

differencesbetweenthe7種群的例子7種群的例子8種群可以由單體生物或構(gòu)件生物組成單體生物(unitaryorganism)：個(gè)體由一個(gè)受精卵直接發(fā)育而成，各個(gè)個(gè)體保持基本一致的形態(tài)結(jié)構(gòu)，哺乳類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)、兩棲類(lèi)和昆蟲(chóng)都是單體生物構(gòu)件生物(modularorganism)：受精卵首先發(fā)育成一整套構(gòu)體或構(gòu)件，然后發(fā)育成更多的構(gòu)件形態(tài)、發(fā)育不可預(yù)測(cè)，如一株樹(shù)有許多樹(shù)枝一般高等植物、海綿、水螅和珊瑚是構(gòu)件生物；大多數(shù)動(dòng)物屬于單體生物8種群可以由單體生物或構(gòu)件生物組成9種群生態(tài)學(xué)研究種群的數(shù)量、分布以及種群與其棲息環(huán)境中非生物因素和其他生物種群之間的相互作用9種群生態(tài)學(xué)研究種群的數(shù)量、分布以及種群與其棲息環(huán)境中

種群生態(tài)學(xué)

種群遺傳學(xué)（研究種群的遺傳過(guò)程）種群生物學(xué)20世紀(jì)60年代提出，對(duì)兩獨(dú)立分支學(xué)科進(jìn)行整合研究意義：種群既反映了其個(gè)體特征，也反應(yīng)了它所構(gòu)成的群落的特征；而種群的研究既有利于個(gè)體研究的深化，又是群落和生態(tài)系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)。研究種群的結(jié)構(gòu)、形成、發(fā)展和運(yùn)動(dòng)變化過(guò)程規(guī)律的科學(xué)研究種群內(nèi)各成員之間、及其與其他種群成員之間、以及它們與周?chē)h(huán)境中的生物和非生物因素之間的相互關(guān)系種群生物學(xué)20世紀(jì)60年代提出，對(duì)兩獨(dú)立分支學(xué)科進(jìn)行整合研究113.2種群動(dòng)態(tài)3.2.1種群的密度與分布3.2.2種群統(tǒng)計(jì)學(xué)3.2.3種群增長(zhǎng)模型3.2.4自然種群的數(shù)量變動(dòng)3.2.5種群的調(diào)節(jié)113.2種群動(dòng)態(tài)3.2.1種群的密度與分布12種群的大小和密度種群的數(shù)量統(tǒng)計(jì)（動(dòng)態(tài)）種群的空間結(jié)構(gòu)（靜態(tài)）3.2.1種群的密度與分布12種群的大小和密度3.2.1種群的密度與分布13種群的大小和密度大小：個(gè)體數(shù)量或生物量、能量密度：?jiǎn)挝幻娣e或體積、生境中的個(gè)體數(shù)量或生物量、能量。大體可分為絕對(duì)密度和相對(duì)密度兩種。絕對(duì)密度指實(shí)有個(gè)體數(shù)，而相對(duì)密度只能獲得表示數(shù)量高低的相對(duì)指標(biāo)構(gòu)件生物的密度統(tǒng)計(jì)：個(gè)體數(shù)和構(gòu)件數(shù)13種群的大小和密度大小：個(gè)體數(shù)量或生物量、能量14種群數(shù)量統(tǒng)計(jì)首先要確定研究種群的邊界，再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。估計(jì)方法：總數(shù)量調(diào)查法：在某一面積的同種個(gè)體數(shù)目。樣方法：在若干樣方中計(jì)算全部個(gè)體，以其平均值推廣來(lái)估計(jì)種群整體。樣方需要有代表性并隨機(jī)取樣。標(biāo)記重捕法：對(duì)移動(dòng)位置的動(dòng)物，在調(diào)查樣地上，捕獲一部分個(gè)體進(jìn)行標(biāo)志，經(jīng)一定期限進(jìn)行重捕。根據(jù)重捕取樣中標(biāo)志比例與樣地總數(shù)中標(biāo)志比例相等的假定，來(lái)估計(jì)樣地中被調(diào)查的動(dòng)物總數(shù)。14種群數(shù)量統(tǒng)計(jì)首先要確定研究種群的邊界，再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。大學(xué)課程種群生態(tài)學(xué)課件16草原樣方法16草原樣方法1717Animalstatisticalmethods-mark-recapture

（針對(duì)動(dòng)物不斷移動(dòng)位置，難以直接統(tǒng)計(jì)）在調(diào)查樣地上，捕獲一部分個(gè)體進(jìn)行標(biāo)記后釋放，經(jīng)過(guò)一定時(shí)期后進(jìn)行重新捕獲。假定重捕取樣中標(biāo)志個(gè)體的比例與樣地總數(shù)中標(biāo)志個(gè)體的比例相等，來(lái)估計(jì)養(yǎng)地中被調(diào)查動(dòng)物的總數(shù)

N(樣地個(gè)體總數(shù))：M(標(biāo)志數(shù)）=n（重捕個(gè)體數(shù)）

:m（重捕樣本中標(biāo)記的個(gè)體數(shù)）

M×n

N=

m缺陷：①捕獲過(guò)的動(dòng)物較難或更易捕獲；②標(biāo)記動(dòng)物不均勻分布；③標(biāo)記方法不當(dāng)，標(biāo)記動(dòng)物死亡率高。

缺陷：①捕獲過(guò)的動(dòng)物較難或更易捕獲；②標(biāo)記動(dòng)物不均勻分布；③19種群的空間結(jié)構(gòu)內(nèi)分布型：組成種群的個(gè)體在其生活空間中的狀態(tài)或布局類(lèi)型：隨機(jī)的、均勻的、成群的原因：資源、繁殖體、行為內(nèi)分布型的檢驗(yàn)：方差/平均數(shù)比法樣方大小對(duì)格局的影響19種群的空間結(jié)構(gòu)內(nèi)分布型：組成種群的個(gè)體在其生活空間中的狀20樣方中個(gè)體平均數(shù)與方差的計(jì)算方法m＝∑fx/NS2＝[∑fx2＋(∑fx)2/N]/(N-1)x--為樣方中的個(gè)體數(shù)f--為出現(xiàn)的頻率N--為樣方總數(shù)20樣方中個(gè)體平均數(shù)與方差的計(jì)算方法m＝∑fx/N21種群的分布格局個(gè)體可能呈隨機(jī)、均勻和聚集分布等格局；在大尺度上，種群的個(gè)體則是聚積分布的。均勻分布：S2／m=0(S2樣方個(gè)體數(shù)的方差，m為樣方個(gè)體的平均數(shù))—原因：種群內(nèi)個(gè)體間的競(jìng)爭(zhēng)。隨機(jī)分布：S2／m=1--原因：資源分布均勻，種群內(nèi)個(gè)體間沒(méi)有彼此吸引或排斥。成群分布：S2／m>1--原因：資源分布不均勻；種子植物以母株為擴(kuò)散中心；動(dòng)物的社會(huì)行為使其結(jié)群。21種群的分布格局個(gè)體可能呈隨機(jī)、均勻和聚集分布等格局；在大22種群的內(nèi)分布型22種群的內(nèi)分布型23隨機(jī)分布每一個(gè)體在種群領(lǐng)域中各個(gè)點(diǎn)上出現(xiàn)的機(jī)會(huì)是相等的，并且某一個(gè)體的存在不影響其他個(gè)體的分布。隨機(jī)分布比較少見(jiàn)，因?yàn)樵诃h(huán)境資源分布均勻，種群內(nèi)個(gè)體間沒(méi)有彼此吸引或排斥的情況下，才產(chǎn)生隨機(jī)分布當(dāng)一批植物(種子繁殖)首次入侵裸地上，常形成隨機(jī)分布，但要求裸地的環(huán)境較為均一23隨機(jī)分布每一個(gè)體在種群領(lǐng)域中各個(gè)點(diǎn)上出現(xiàn)的機(jī)會(huì)是相等的24均勻分布種群內(nèi)的各個(gè)體在空間的分布呈等距離的分布格局。如人工林原因：種群內(nèi)個(gè)體間的競(jìng)爭(zhēng)森林中植物為競(jìng)爭(zhēng)陽(yáng)光(樹(shù)冠)和土壤中營(yíng)養(yǎng)物(根際)沙漠中植物為競(jìng)爭(zhēng)水分優(yōu)勢(shì)種呈均勻分布而使其伴生植物也呈均勻分布地形或土壤物理形狀的均勻分布使植物呈均勻分布24均勻分布種群內(nèi)的各個(gè)體在空間的分布呈等距離的分布格局。如25成群分布成群分布：種群內(nèi)個(gè)體在空間分布極不均勻，呈塊狀或呈簇、成群分布原因：微地形的差異：植物適于某一區(qū)域生長(zhǎng)，而不適于另外區(qū)域生長(zhǎng)繁殖特性所致：種子不易移動(dòng)而使幼樹(shù)在母樹(shù)周?chē)驘o(wú)性繁殖動(dòng)物和人為活動(dòng)的影響資源分布和動(dòng)物的社會(huì)行為25成群分布成群分布：種群內(nèi)個(gè)體在空間分布極不均勻，呈塊狀或26TheeffectofquadratesizeTheeffectofquadratesizeontheanalysisofdispersion(a)實(shí)際分布(b)大塊的樣方，結(jié)果呈現(xiàn)是clumped(c)小塊的樣方，結(jié)果呈現(xiàn)的是random26TheeffectofquadratesizeT273.2.2種群統(tǒng)計(jì)學(xué)種群統(tǒng)計(jì)的基本指標(biāo)年齡、時(shí)期結(jié)構(gòu)和性比生命表、存活曲線(xiàn)和種群增長(zhǎng)率273.2.2種群統(tǒng)計(jì)學(xué)種群統(tǒng)計(jì)的基本指標(biāo)28種群統(tǒng)計(jì)的基本指標(biāo)種群密度初級(jí)種群參數(shù)出生率(natality)：最大出生率（生理~）和實(shí)際出生率（生態(tài)~）死亡率(mortality)：最低死亡率（生理~）和實(shí)際死亡率（生態(tài)~）遷入和遷出次級(jí)種群參數(shù)年齡、時(shí)期結(jié)構(gòu)性比種群增長(zhǎng)率28種群統(tǒng)計(jì)的基本指標(biāo)種群密度

出生率：(Natality)

生理出生率（最大出生率）：（Maximumnatality）

——種群理想條件下所達(dá)到的最大出生量

生態(tài)出生率（實(shí)際出生率）：（Realizednatality）

——一定時(shí)期內(nèi)有限因子控制下種群實(shí)際繁殖的個(gè)體數(shù)影響出生率的因素：性成熟速度、繁殖力、繁殖次數(shù)、胚胎期、孵化期、繁殖年齡長(zhǎng)短等。影響出生率的因素：性成熟速度、繁殖力、繁殖次數(shù)、胚胎期、孵化

Thefactorswhichinfluencenatality：（1）Rateofsexualmaturation性成熟速度

人、猿10-15年熊4年黃鼠10個(gè)月甲殼類(lèi)動(dòng)物幾天（2）Thenumberofbreedingbabyeverytime每次產(chǎn)仔數(shù)

靈長(zhǎng)類(lèi)、蝙蝠、鯨1子/胎海洋魚(yú)類(lèi)每次產(chǎn)卵數(shù)萬(wàn)~數(shù)十萬(wàn)粒（3）Thenumberofreproductiveeachyear每年生殖次數(shù)

Whales,elephants2-3年生殖一次蝙蝠1年1次大馬哈魚(yú)產(chǎn)卵一生1次田鼠1年4~5窩Thefactorswhichinfluencen法國(guó)生物學(xué)家——布佛提出“壽命系數(shù)”的概念，他認(rèn)為壽命約為生長(zhǎng)期的5-7倍，相當(dāng)性成熟期8-10倍。對(duì)于哺乳動(dòng)物該規(guī)律還有些近似，對(duì)于其它動(dòng)物則相差甚遠(yuǎn)

壽命與生長(zhǎng)期、性成熟期的關(guān)系

*指生物體從生命開(kāi)始到已具備產(chǎn)生新個(gè)體能力的時(shí)間。**壽命與性成熟期的比值法國(guó)生物學(xué)家——布佛提出“壽命系數(shù)”的概念，他認(rèn)為壽命約為生PNAS：雌性性成熟推遲與壽命延長(zhǎng)有關(guān)美國(guó)杰克遜實(shí)驗(yàn)室

——建立IGF1激素水平較低的小鼠系，這些小鼠比其他品系小鼠的存活時(shí)間更長(zhǎng)研究人員認(rèn)為——IGF1可能同時(shí)調(diào)節(jié)雌性性成熟和壽命。研究顯示，攜帶特殊基因突變的野生源小鼠系性成熟會(huì)延遲發(fā)現(xiàn)1個(gè)參與控制性成熟的基因Nrip1，能通過(guò)控制IGF1激素水平來(lái)影響壽命發(fā)表在2012年5月7日的PNASPNAS：雌性性成熟推遲與壽命延長(zhǎng)有關(guān)美國(guó)杰克遜實(shí)驗(yàn)室發(fā)表在幼態(tài)持續(xù)幼態(tài)持續(xù)——“保持幼年”或“通過(guò)發(fā)展遲滯而保持胚胎或青少年的特征”.幼態(tài)延續(xù)的生物學(xué)意義：是一個(gè)物種進(jìn)化與否的重要標(biāo)志。幼態(tài)延續(xù)期越長(zhǎng)，占預(yù)期壽命總時(shí)間比例越大，則物種越進(jìn)化，即發(fā)育越慢越進(jìn)化。動(dòng)物的幼態(tài)延續(xù)：

——貓狗豬羊，動(dòng)物發(fā)育都很快，一般1-2年就能生育，比其壽命（約20年），發(fā)育時(shí)間實(shí)在太短，發(fā)育太快人類(lèi)的幼態(tài)延續(xù)：

——人類(lèi)的發(fā)育期占總壽命的1/4還多，所以人最進(jìn)化。不同人種之間差別：東亞人發(fā)育最慢。黑人是發(fā)育最快。白人居中。發(fā)育好發(fā)育快卻正是不夠進(jìn)化的表現(xiàn)！

幼態(tài)持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，個(gè)體智商越高幼態(tài)持續(xù)幼態(tài)持續(xù)——“保持幼年”或“通過(guò)發(fā)展遲滯而保持胚胎或

死亡率：(mortality)

生理死亡率（最小死亡率）

——最適條件下所有個(gè)體都因衰老死亡時(shí)的死亡率。每個(gè)個(gè)體都能活到其生理壽命

生態(tài)死亡率（實(shí)際死亡率）

——一定條件下的實(shí)際死亡率。除少數(shù)衰老死亡的個(gè)體外，多數(shù)個(gè)體因饑餓、疾病、競(jìng)爭(zhēng)、被捕食、寄生、意外事故等死亡

幼鳥(niǎo)死亡率最大：4個(gè)鳥(niǎo)蛋中平均僅1個(gè)走完生命全程死亡率：(mortality)大學(xué)課程種群生態(tài)學(xué)課件大學(xué)課程種群生態(tài)學(xué)課件大學(xué)課程種群生態(tài)學(xué)課件38年齡、時(shí)期結(jié)構(gòu)和性比年齡結(jié)構(gòu)年齡錐體(年齡金字塔)(Agepyramid)性比

(sexratio)38年齡、時(shí)期結(jié)構(gòu)和性比年齡結(jié)構(gòu)39年齡結(jié)構(gòu)的三種類(lèi)型增長(zhǎng)型種群：基部寬，頂部狹。表示種群有大量幼體而老年個(gè)體較小，反映該比較年輕并且種群的出生率大于死亡率，是迅速增長(zhǎng)的種群。穩(wěn)定型種群：大致呈鐘型，從基部到頂部具有緩慢變化或大體相似的結(jié)構(gòu)，說(shuō)明幼年個(gè)體和中老年個(gè)體數(shù)量大致相等，出生率與死亡率大致相等，種群數(shù)量處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。下降型種群：呈壺型，基部比較狹、而頂部比較寬。表示種群中幼體比例很小而老體個(gè)體的比例較大，種群的死亡率大于出生率。說(shuō)明種群數(shù)量趨于下降，為衰退種群。39年齡結(jié)構(gòu)的三種類(lèi)型增長(zhǎng)型種群：基部寬，頂部狹。表示種群有40繁殖期40繁殖期41年齡錐體41年齡錐體

世界主要國(guó)家（地區(qū)）人口年齡結(jié)構(gòu)

世界主要國(guó)家（地區(qū)）人口年齡結(jié)構(gòu)大學(xué)課程種群生態(tài)學(xué)課件44不同國(guó)家的年齡結(jié)構(gòu)44不同國(guó)家的年齡結(jié)構(gòu)大學(xué)課程種群生態(tài)學(xué)課件46性比性比第一性比第二性比第三性比性比種群出生率的影響一雄一雌(♂♀)：1000只鳥(niǎo)♂/♀=6:4，約各一半一雄多雌(♂♀♀)：♀比♂多幾倍，不影響出生率一雌多雄(♀♂♂)：♀比♂多幾倍，影響出生率46性比性比47生命表、存活曲線(xiàn)和種群增長(zhǎng)率生命表生命表的類(lèi)型生命表的作用和格式綜合生命表存活曲線(xiàn)種群增長(zhǎng)率和內(nèi)稟增長(zhǎng)率47生命表、存活曲線(xiàn)和種群增長(zhǎng)率生命表未完待續(xù)……48未完待續(xù)……4849生命表的類(lèi)型動(dòng)態(tài)生命表同生群（cohort）生命表水平生命表同生群和同生群分析靜態(tài)生命表特定時(shí)間生命表垂直生命表動(dòng)態(tài)生命表與靜態(tài)生命表比較49生命表的類(lèi)型動(dòng)態(tài)生命表50生命表50生命表51生命表的作用和格式作用綜合評(píng)定種群各年齡組的死亡率和壽命預(yù)測(cè)某一年齡組的個(gè)體能活多少年不同年齡組的個(gè)體比例情況51生命表的作用和格式作用52格式nx=在x期開(kāi)始時(shí)的存活數(shù)lx=在x期開(kāi)始時(shí)的存活率：lx=nx/n0dx=從x到x+1的死亡數(shù)(dx

=nx–nx+1)；qx:從x到x+1的死亡率

(qx