生態(tài)學(xué)-4-種群生活史

Ecology

生態(tài)學(xué)CollegeofLifeScience,SichuanNormalUniversity種群生活史LifeHistoriesofPopulation2Content生活史概述個(gè)體大?。⊿ize），生長(zhǎng)率（growthrate）、繁殖（reproduction）和壽命（longevity）和擴(kuò)散（dispersal）。繁殖成效繁殖價(jià)值，親本投資，繁殖成本繁殖格局一次繁殖和多次繁殖，生活年限與繁殖繁殖策略r選擇和K選擇R-、C-、S-選擇的生活史式樣性選擇植物的選擇受精,動(dòng)物的性選擇31.生活史概述生物從出生到死亡所經(jīng)歷的全部過(guò)程。生活史的關(guān)鍵組合是個(gè)體大小（size），生長(zhǎng)率（growthrate）、繁殖（reproduction）和壽命（longevity）。41.生活史概述從微生物—大型動(dòng)植物都有生活史；所有生物都要經(jīng)歷出生-生長(zhǎng)-分化-繁殖-衰老-死亡的過(guò)程；有些生物一生繁殖多次；有些植物一生僅繁殖一次（如：箭竹）。水蜥蜴的生活史51.生活史概述60-70a152a1200a動(dòng)物界生活史跨度存在很大的范圍（10000倍以上）佛澤瑞尾鳉-42d

蝦虎魚(yú)-59d

6巨桉3-4w3m1700a2000a3000a植物界生活史跨度接近40000倍短命菊木賊71.1個(gè)體大小指有機(jī)體最明顯的表面形狀，不但不同類群大小各異，即使在同一種群的不同個(gè)體之間，個(gè)體大小都有或大或小的變化。地球上生物的個(gè)體大小差異很大；個(gè)體大：在生境中調(diào)節(jié)能力強(qiáng)；在種間競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng)；捕食能力強(qiáng)；生活期長(zhǎng)；繁殖時(shí)間長(zhǎng)；個(gè)體?。簤勖?；世代更新快；遺傳變異快；進(jìn)化速度快；生態(tài)可塑性大；8體型效應(yīng)生物有機(jī)體的體型橫跨一個(gè)巨大的范圍.在長(zhǎng)度上，從1微米長(zhǎng)的細(xì)菌到100米高的紅杉（不包括根）

跨度達(dá)到8個(gè)數(shù)量級(jí)；

即使在同一類群中，也存在很大的跨度范圍。9北美哺乳動(dòng)物、鳥(niǎo)類、淡水魚(yú)類的頻數(shù)分布10體型大小對(duì)生活史有重要影響，這種影響可能是生態(tài)上的，也可能是生理方面的；生物總的食物需求隨個(gè)體大小增加，但每克體重對(duì)食物的需求下降；大的生物個(gè)體具有較低的被捕食風(fēng)險(xiǎn)；較大的生物通常具有較長(zhǎng)的壽命，也有較長(zhǎng)的世代間隔，這些特點(diǎn)影響了生物進(jìn)化與自然選擇的潛在速率。體型效應(yīng)11100克假說(shuō)哺乳動(dòng)物體型分布在體重100g左右頻數(shù)最大.100g代表哺乳動(dòng)物最優(yōu)化體型。優(yōu)化的體型在下列兩種限制之間取得平衡：.能量獲取隨體重增加呈指數(shù)（0.75）增加能量轉(zhuǎn)化到后代的效率為體重的負(fù)指數(shù)（-0.25）函數(shù).12體重100g左右的哺乳動(dòng)物繁殖功效是最大13異速生長(zhǎng)生物體個(gè)部分器官不均勻和不成比例的生長(zhǎng)稱為異速生長(zhǎng)；異速生長(zhǎng)可用方程：Y=aXb表示；LogY=loga+blogX假若b<1,Y

變化比X緩慢當(dāng)

b>1,反之亦然。Y=0.16X0.6710000kganimalthebrain/bodyratiois0.0056,Fora100gramanimal,theratiois0.018.Thebrainweights

changeataslowerrate141.2生長(zhǎng)與發(fā)育生長(zhǎng)（growth）這一術(shù)語(yǔ)有兩種含義，一種為生物體生物物質(zhì)的增加，另一種為生物細(xì)胞數(shù)量的增加。但細(xì)胞數(shù)量與生物物質(zhì)并不總是一起增加。15生物個(gè)體幾乎都具有相似的生長(zhǎng)形式。生長(zhǎng)過(guò)程基本上符合邏輯斯諦方程—“S”型生長(zhǎng)曲線。停滯期指數(shù)期靜止期生物生長(zhǎng)的才測(cè)度方法干物質(zhì)——在一定溫度下放置在烤箱內(nèi),逐漸達(dá)到100oC,物質(zhì)變成恒量。濕物質(zhì)——把生物放在正常環(huán)境下稱重。尺寸——以不同的參數(shù)衡量生物體，如大小、高矮、長(zhǎng)度、面積、容積。1617發(fā)育（development）：生物體的結(jié)構(gòu)和功能從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從幼體形成一個(gè)與親代相似的個(gè)體的轉(zhuǎn)變過(guò)程；181.3繁殖繁殖是指有機(jī)體生產(chǎn)出與自己相似后代的現(xiàn)象?！胺敝场焙汀吧场边@兩個(gè)詞雖然經(jīng)常通用，但繁殖的含義比較廣，它是生物形成新個(gè)體的所有方式的總稱，包括營(yíng)養(yǎng)繁殖（vegetativepropagation）、孢子生殖（sporereproduction）和有性生殖（sexualreproduction）。19生物繁殖方式的生態(tài)學(xué)意義：在現(xiàn)存環(huán)境條件下的擴(kuò)展性（如：無(wú)性繁殖生物在適宜環(huán)境下的個(gè)體快速增殖，擴(kuò)大種群數(shù)量）；對(duì)多變環(huán)境的適應(yīng)性（如：有性生殖中基因組合增加子代適應(yīng)自然選擇的能力，對(duì)物種有利）；繁殖速度；繁殖潛力；在自然選擇壓力下的進(jìn)化速度。201.4擴(kuò)散擴(kuò)散（dispersal）是指生物個(gè)體或繁殖體從一個(gè)生境轉(zhuǎn)移到另一個(gè)生境中。可認(rèn)為擴(kuò)散是生物進(jìn)化來(lái)的一種方法，用來(lái)躲避種內(nèi)或姐妹間競(jìng)爭(zhēng)，以及避免近來(lái)繁殖。21植物的擴(kuò)散：除水生浮游植物外，其他植物的個(gè)體均為固著生長(zhǎng)，只有繁殖體具可動(dòng)性，而大多數(shù)植物繁殖體的擴(kuò)散均需要借助于某種媒介，屬于被動(dòng)擴(kuò)散。動(dòng)物的擴(kuò)散：遷出，遷入，遷移。外因性遷移：環(huán)境變化引起，周期性和非周期性遷移；內(nèi)因性遷移：由種群繁殖特性決定。22擴(kuò)散具有重要的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)意義：可以使種群內(nèi)和種群間的個(gè)體得以交換，防止長(zhǎng)期近親繁而產(chǎn)生的不良后果?？梢匝a(bǔ)充或維持在正常分布區(qū)以外的暫時(shí)性分布區(qū)域的種群數(shù)量。擴(kuò)大種群的分布區(qū)。對(duì)于動(dòng)物來(lái)說(shuō)，擴(kuò)散可能帶來(lái)遭到天敵侵襲、存活和繁殖成功率降低等諸多風(fēng)險(xiǎn)，但也可能降低暴露給捕食者和染上疾病的機(jī)會(huì)，增加遇到資源和配偶的機(jī)會(huì)。并由于雜種優(yōu)勢(shì)而產(chǎn)生更多的合適后代的機(jī)會(huì)。232.繁殖成效繁殖成效（reproductioneffort）：個(gè)體現(xiàn)時(shí)的繁殖輸出與未來(lái)繁殖輸出的總和。主體：生物個(gè)體繁殖價(jià)值（reproductionvalue）：是指相同時(shí)間內(nèi)特定年齡個(gè)體相對(duì)于新生個(gè)體的潛在繁殖貢獻(xiàn)。主體：年齡階段或年齡層的個(gè)體類群繁殖價(jià)值（RV）=當(dāng)年生育力（M）+剩余繁殖期望值（RRV）24繁殖價(jià)值的動(dòng)態(tài)估計(jì)Mx——現(xiàn)時(shí)x年齡的個(gè)體平均生育力；lx——x齡級(jí)的個(gè)體生存率；Mx+i——后續(xù)各年齡級(jí)個(gè)體平均生育力；lx+i/lx——一個(gè)x齡級(jí)的個(gè)體存活到x+i年齡級(jí)的概率。25麻雀存活率、每巢的幼體個(gè)數(shù)、繁殖價(jià)值隨年齡的變化。26親本投資有機(jī)體在生產(chǎn)子代以及撫育和管護(hù)所消耗的能量、時(shí)間、和資源量稱為親本投資（parentalinvestment）；雌雄個(gè)體之間的親本投資差異很大；不同物種的親本投資差異很大；植物的親本投資與生境有關(guān)。27繁殖成本有機(jī)體在繁殖后代時(shí)對(duì)能量或資源的所有消費(fèi)稱為繁殖成本；成功的生活史是使能量協(xié)調(diào)使用的結(jié)果；植物在果實(shí)很多時(shí)減少木材生長(zhǎng)；應(yīng)用事例：人工限制家畜繁殖；人工疏果，剪枝等28能量分配與權(quán)衡生物不可能使其生活史的每一組分都達(dá)到最大，而必須在不同生活史組分間進(jìn)行“權(quán)衡”。在繁殖中，生物可以選擇能量分配方式。資源或許分配給一次大批繁殖--單次生殖，或更均勻地隨時(shí)間分開(kāi)分配--多次生殖。同樣的能量分配，可產(chǎn)生：或者許多小型后代，或者少量大型的后代。293.繁殖格局一次繁殖和多次繁殖一次性繁殖生物：大多數(shù)昆蟲(chóng)；一年生草本植物；多年生植物（例竹類植物）；多次性繁殖生物：多年生植物；大型動(dòng)物（特別是哺乳類動(dòng)物）；一年生植物是適應(yīng)惡劣環(huán)境的一種進(jìn)化。30生活年限與繁殖植物：一年生植物；二年生植物；多年生植物；動(dòng)物：短命型；中等壽命型；長(zhǎng)壽型；動(dòng)植物的繁殖類型與環(huán)境條件有密切關(guān)系。314.生態(tài)對(duì)策生態(tài)對(duì)策（生活史對(duì)策）：生物適應(yīng)于所生存的環(huán)境并朝著一定的方向進(jìn)化的對(duì)策。32r-選擇和k-選擇r-選擇：

r-選擇的生物，其種群密度很不穩(wěn)定，很少達(dá)到K值，大部分時(shí)間保持在邏輯斯諦曲線的上升段，為高增長(zhǎng)率的。屬于r-選擇的生物稱為r-對(duì)策者。通常出生率高、壽命短、個(gè)體小，常常缺乏保護(hù)后代的機(jī)制，子代死亡率高。通常有較大的擴(kuò)散能力，適應(yīng)與多變的棲息生境（選擇有利于高rm值。因?yàn)閞m≌LnRo/T(其中R0為凈生殖率，T為平均世代時(shí)間)，所以高rm值通過(guò)提高凈生殖率和縮短世代時(shí)間達(dá)到)。33r-選擇種類特征機(jī)會(huì)主義者，以量取勝，快速發(fā)育，小型成體，數(shù)量多而個(gè)體小的后代，高繁殖能量分配，短的世代周期,使種群增長(zhǎng)率最大化；r-對(duì)策者死亡率高，但高r值能使種群快速恢復(fù)；且具有高擴(kuò)散能力；更有利于形成新物種。34K-選擇：K-選擇的生物種群比較穩(wěn)定，種群密度常處于K-值周圍，可稱為K-對(duì)策者。出生率低，壽命長(zhǎng)和個(gè)體大，具有較完善的保護(hù)幼體的機(jī)制。子代死亡率低，一般擴(kuò)散能力較弱，但競(jìng)爭(zhēng)能力較強(qiáng)，即把有限能量資源多投入提高競(jìng)爭(zhēng)能力上。適應(yīng)于穩(wěn)定的棲息生境。k-選擇種類特征保守主義者，以質(zhì)取勝，慢速發(fā)育，大型成體，數(shù)量少但體型大的后代，低繁殖能量分配，長(zhǎng)的世代周期。使種群競(jìng)爭(zhēng)能力最大化；k-對(duì)策者種群競(jìng)爭(zhēng)性強(qiáng)，數(shù)量較穩(wěn)定；但一旦受危害造成數(shù)量下降，種群恢復(fù)比較困難。35r-selectedspeciesarecommonlyfoundatlowpopulationdensities,wheregrowthisexponential.K-selectedspeciesfaceintenseintraspecificcompetitionforscarceresources.36r-選擇和K-選擇的某些相關(guān)特征37r-K連續(xù)對(duì)策系統(tǒng)生物適應(yīng)環(huán)境會(huì)朝著兩種不同的進(jìn)化方向-r選擇和K選擇發(fā)展。這種選擇的結(jié)果，使一部分特征與r-選擇結(jié)合，使另一部分特征為K-選擇結(jié)合，從而形成兩種不同的生活史策略類型，即r-對(duì)策和K-對(duì)策。在r-對(duì)策和K-對(duì)策之間，中間有很多過(guò)渡的類型，有的更接近r-對(duì)策，有的更接近K-對(duì)策，這是一個(gè)連續(xù)的譜系，稱為r-K連續(xù)對(duì)策系統(tǒng)。38R-C-S選擇3940415.性選擇植物的選擇受精選擇受精：具有特定遺傳基礎(chǔ)的精核與卵細(xì)胞優(yōu)先受精的現(xiàn)象。自交不親和性：防止自花授粉或同株花粉受粉；遠(yuǎn)緣雜交不親和性：阻止差異太大的花粉授粉，保持物種的相對(duì)穩(wěn)定性；多個(gè)花粉精核間競(jìng)爭(zhēng)受精：強(qiáng)者優(yōu)先；42動(dòng)物的性選擇雌雄不僅在生殖器官結(jié)構(gòu)上有區(qū)別，而且常常在行為、大小和許多形態(tài)特征上有好多不同。如雄孔雀的尾、和雄鹿的叉角等許多性狀，都是選擇的結(jié)果。性選擇是由于配偶競(jìng)爭(zhēng)中生殖成效區(qū)別所引起的。在兩性間對(duì)后代投入的差別較大，為接近高投入性別（一般是雌性者）低投入性別（一般是雄性）者之間的競(jìng)爭(zhēng)也就越激烈；高投入性別者的更加挑剔，也必然從低投入性別者那里獲得更好的代價(jià)。簡(jiǎn)言之，雄性應(yīng)該是有進(jìn)攻性的，雌性應(yīng)該是挑剔性的。43性選擇可能通過(guò)兩條途徑而產(chǎn)生性內(nèi)選擇（intrasexualselection），即通過(guò)同性成員間的配偶競(jìng)爭(zhēng)，或通過(guò)偏愛(ài)異性的某個(gè)獨(dú)特特征性間選擇（intersexualselection），或者兩條途徑兼而有之。性內(nèi)選擇可以解釋打斗武器的發(fā)生，如雄性哺乳動(dòng)物的鹿角、洞角、獠牙、大犬齒。另一方面，性間選擇對(duì)極樂(lè)鳥(niǎo)、孔雀等雄鳥(niǎo)明顯無(wú)用，為奢侈的尾和頭羽等提供了解釋。44動(dòng)物的性選擇的意義雄性求偶競(jìng)爭(zhēng)，爭(zhēng)奪交配權(quán)；雌性擇偶行為，選擇優(yōu)良父本；雌性擇偶行為，避免近親繁殖；為提高生存能力，雄性的一些性特征在繁殖季節(jié)才顯示出來(lái)。4546不同物種的生物，繁殖后代的數(shù)量又很大的差異。makoshark1-2枚Sunfish600，000，000枚47同一物種內(nèi)，體型較大的雌性產(chǎn)卵數(shù)量明顯多于體型