第三章-、種群生態(tài)學(xué).ppt

1、第三章，人口生態(tài)學(xué)，相關(guān)定義1。研究人口與環(huán)境關(guān)系的科學(xué)。研究的重點(diǎn)是人口數(shù)量和結(jié)構(gòu)在時(shí)間和空間上的變化規(guī)律和調(diào)控機(jī)制(增長和消亡)。它可以被定義為：種群生態(tài)學(xué)是一門研究種群的數(shù)量和分布，以及種群與其生境中的非生物因素和其他生物種群(如捕食者和獵物、寄生蟲和宿主等)之間的關(guān)系的科學(xué)。)。2.種群生態(tài)學(xué)對自然保護(hù)、害蟲預(yù)測和種群理論具有指導(dǎo)意義。3.1種群及其基本特征，3.2種群生活史，3.3種內(nèi)關(guān)系和種間相互作用，3.1種群及其基本特征，1。種群的概念：在一定時(shí)間和空間內(nèi)同一物種的個(gè)體的總和。種群是自然界物種的基本單位、繁殖單位和進(jìn)化單位。它也是生物群落的基本單位。物種的概念：具有一定形態(tài)和生

2、理特征以及一定自然分布區(qū)域的一組生物，是生物分類的基本單位。這是一個(gè)擁有共同基因庫和與其他群體生殖隔離的群體。2.人口的基本特征，自然人口有三個(gè)特征：空間特征：人口應(yīng)該占據(jù)一定的分布區(qū)域，而構(gòu)成人口的個(gè)體需要一定的空間進(jìn)行繁殖和生長。不同種類的人需要不同的自然空間和大小。數(shù)量特征：數(shù)量特征由占據(jù)一定面積和空間的個(gè)體數(shù)量表示，即人口密度，指單位面積或空間的個(gè)體數(shù)量。人口數(shù)量隨著時(shí)間而變化。遺傳特征：組成種群的個(gè)體在形態(tài)特征和生理特征上有相似之處，但在某些方面有所不同。群體內(nèi)的這種可變性與個(gè)體遺傳有關(guān)。3。人口動(dòng)態(tài)，定義：人口動(dòng)態(tài)是指研究人口數(shù)量的時(shí)空變化。即人口的數(shù)量或密度；人口分布；人口數(shù)量變

3、化和擴(kuò)散遷移；人口管理。(2)種群密度：單位面積或空間的種群數(shù)量，通常用個(gè)體數(shù)量或生物量來表示。粗略密度：每單位空間的個(gè)體數(shù)稱為粗略人口密度。生態(tài)密度：根據(jù)生物實(shí)際占據(jù)的面積計(jì)算的密度。(3)人口統(tǒng)計(jì)：絕對密度和相對密度絕對密度指單位面積或空間的實(shí)際個(gè)體數(shù)；相對密度代表個(gè)體數(shù)量的相對指數(shù)。絕對密度測量方法：1。調(diào)查總數(shù)；2.抽樣調(diào)查(抽樣法、標(biāo)記重捕法p45)相對密度調(diào)查法：少用、多用、多用、多用；或者。(2)出生率和死亡率出生率是人口生殖狀況的指標(biāo)，是人口增長的內(nèi)在能力。它通常用每年每千人的出生數(shù)或每年每名女性的出生數(shù)來表示。出生率分為最高出生率和實(shí)際出生率或生態(tài)出生率。死亡率是對人口中個(gè)體

4、死亡的描述。它通常用人口中每年每千人的死亡人數(shù)來表示。死亡率也分為最低死亡率和實(shí)際死亡率(生態(tài)死亡率)。出生率和死亡率是影響人口動(dòng)態(tài)的兩個(gè)因素。遷移和遷出遷移是指個(gè)體生物或其種子群體從其原始生活場所遷移到特定區(qū)域的行為。搬出和搬進(jìn)來的相反行為。分散)是大多數(shù)動(dòng)植物生命周期中的一種基本現(xiàn)象，而移民是一種生物擴(kuò)散行為。移入和移出植物種群的現(xiàn)象非常普遍。對動(dòng)物來說，食物是遷徙的一個(gè)因素。人口的年齡結(jié)構(gòu)和性別比例，年齡結(jié)構(gòu)：人口中不同年齡層個(gè)體的比例和分布。它對人口的出生率和死亡率有很大的影響。研究人口動(dòng)態(tài)和預(yù)測人口數(shù)量離不開研究人口年齡結(jié)構(gòu)。如果其他條件相同，具有生殖能力的個(gè)體在人口中所占比例越大，

5、人口出生率越高；然而，人口中缺乏生育能力的老年人比例越大，人口死亡率就越高。個(gè)體可分為三個(gè)生態(tài)時(shí)期：生殖前期、生殖期和生殖后期。每個(gè)年齡的人口比例的變化會(huì)影響人口的出生率。按照從小到大的比例繪制，即年齡金字塔(age金字塔)。根據(jù)博登海默(1958)，年齡錐可分為三種基本類型：擴(kuò)大人口；穩(wěn)定的人口；人口下降。圖3.1年齡錐的三種基本類型(模仿Kormondy，1976)，a .增長的人口；穩(wěn)定的人口；人口下降，1。不斷擴(kuò)大的種群有一個(gè)典型的金字塔形年齡錐，底部寬，頂部窄，表明種群中有大量的幼蟲，但很少有老年個(gè)體。這樣一個(gè)人口的出生率大于死亡率，而且是一個(gè)快速增長的人口。2.穩(wěn)定人口在A型和C型

6、之間，年齡錐大致呈鐘形，表明人口中青年、中老年人數(shù)量大致相等，出生率和死亡率也大致平衡，人口數(shù)量穩(wěn)定。3.下降種群呈盆狀年齡錐，基部窄，頂部寬，表明幼蟲在種群中所占比例較小，而老年個(gè)體所占比例較大，種群死亡率大于出生率，是一個(gè)數(shù)量下降的種群。圖3.2 1974年墨西哥人口和美國人口的年齡分布。人口發(fā)展趨勢也可以用年齡金字塔來推斷。圖3.2是1974年快速增長的墨西哥人口和緩慢增長的美國人口的年齡分布。河北省1982年人口年齡結(jié)構(gòu)圖反映了人口發(fā)展的特點(diǎn)和趨勢。(李p47)性結(jié)構(gòu)：反映人口中男性個(gè)體與女性個(gè)體比例的參數(shù)。性別比例在個(gè)體不同的生長階段有不同的特點(diǎn)。受精卵的比例約為50: 50，這被稱

7、為第一性別比；在幼蟲生長到性成熟期間，/比率會(huì)發(fā)生變化，稱為第二性別比；將來會(huì)有一個(gè)完全成熟的個(gè)性比例，這是第三個(gè)性別比例。(4)生命表的編制，定義生命表是反映種群死亡和生存過程的最清晰、最直接的列表，是生態(tài)學(xué)家研究種群動(dòng)態(tài)的有利工具。生命表首次用于人口統(tǒng)計(jì)學(xué)，尤其是在人壽保險(xiǎn)行業(yè)。(1)生命表的一般組成(以藤壺為例)，藤壺是生活在潮間帶沿海水域的一種固定甲殼動(dòng)物?？苾?nèi)爾仔細(xì)觀察了1959年至1968年間固定在巖石上的藤壺，并繪制了藤壺生命表(見下表3.3)。生命表的編制已逐漸規(guī)范化。生命表中各欄的符號含義如下：X=年齡(年齡、年齡組或發(fā)育階段)nX=期開始時(shí)的存活數(shù)lX=期開始時(shí)的存活分?jǐn)?shù)N

8、x/n0 dx=X至X 1期的死亡數(shù)qX=至X 1期的死亡率ex=期開始時(shí)的平均壽命或平均剩余率，表3.3藤壺生命表。 壽命表各列之間的關(guān)系如下：n X 1=n X-d x q X=d x/n X lX=n X /n 0例如，使用表3.3中的數(shù)據(jù)：n 3=n 2-d 2=34-14=20 q 2=d 2/n 2。 如果將lX列從上到下與x列進(jìn)行比較，可以看到某個(gè)統(tǒng)計(jì)組(如1959年出生在藤壺生命表中的統(tǒng)計(jì)組)的數(shù)量逐漸減少或死亡的過程，即lX從1下降到0.437，然后下降到0.239 ，直到全部死亡，即存活率為0。qX列是另一個(gè)重要指標(biāo)，它顯示死亡率隨年齡變化的過程。表3.4中的列與壽命期望值

9、ex(藤壺壽命表)相關(guān)，eX代表壽命期望值，計(jì)算復(fù)雜。首先，計(jì)算每個(gè)年齡組的平均存活數(shù)LX。LX=(nx nx 1)，例如：L0=(142 62)=102 L1=(62 34)=48 ，然后求出TX，即x歲所有個(gè)體剩余壽命的總和，單位是個(gè)體時(shí)間。示例：T0=L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9=224(個(gè)人年份)T8=L8 L9=1(個(gè)人年份)查找ex。例如：e0=T0/n0=224/142=1.58(年)e8=T8/n8=1/2=0.5(年)壽命表中的平均預(yù)期壽命列可以告訴我們在某個(gè)年齡我們可以預(yù)期活多少年。在人口統(tǒng)計(jì)學(xué)中，這個(gè)估計(jì)值可以作為壽險(xiǎn)公司計(jì)算保險(xiǎn)費(fèi)率的重要依

10、據(jù)。上面的表3.5是美國白人的生命表(1972)。男性的平均預(yù)期壽命為68.3歲，女性為75.9歲(未在表中列出)。人類生命表的編制具有以下特點(diǎn)：每五年(年)是一個(gè)年齡組；0-1歲(嬰兒)被分成一組；85歲以上的人被歸類為第一組。動(dòng)態(tài)生命表和靜態(tài)生命表，通常有兩種方式來編制生命表：動(dòng)態(tài)生命表，即世代生命表，是根據(jù)同一時(shí)期出生的一組生物來編制的，直接觀察種群的個(gè)體死亡過程，或連續(xù)跟蹤該組生物的整個(gè)死亡過程。表3.3中的藤壺生命表屬于動(dòng)態(tài)生命表。盡管這種方法非常準(zhǔn)確，但它通常適用于種群和世代不重疊的家庭或?qū)嶒?yàn)室生物，如昆蟲和草本植物。對于人類或自然遷徙的種群來說，從出生開始就很難繼續(xù)遷徙，所以很難

11、追蹤到最后。靜態(tài)生命表：根據(jù)特定時(shí)間，調(diào)查人口的年齡分布(結(jié)構(gòu)),掌握人口各年齡組的死亡人數(shù)(死亡率),經(jīng)統(tǒng)計(jì)處理后編制。表3.4美國白人的生命表(1972)屬于這一類。編制靜態(tài)生命表相當(dāng)于假設(shè)人口所經(jīng)歷的環(huán)境沒有年復(fù)一年地變化，但事實(shí)上，對于動(dòng)物或人類的死亡或出生，有些年份是好的，有些年份是差的。因此，一些學(xué)者對靜態(tài)生命表持懷疑態(tài)度，至少這兩種方法編制的生命表描述了不同的死亡過程。它適用于世代重疊的生物，如人類和樹木，只反映特定時(shí)刻的種群概況。圖3.6動(dòng)態(tài)生命表與靜態(tài)生命表之間的關(guān)系(模仿貝根和莫蒂默，1981)，動(dòng)態(tài)生命表與靜態(tài)生命表之間的關(guān)系可在右側(cè)圖3.6中表示。在圖中，縱坐標(biāo)表示年齡

12、，橫坐標(biāo)表示時(shí)間。同期出生的動(dòng)物在人口統(tǒng)計(jì)中通常被稱為統(tǒng)計(jì)群體。動(dòng)態(tài)生命表：它持續(xù)跟蹤出生在t0、t1等時(shí)間的動(dòng)物的命運(yùn)。也稱為特定年齡生命表或水平生命表。靜態(tài)生命表：也稱為特定時(shí)間表或垂直生命表。綜上所述，生命表的數(shù)據(jù)可以來自以下類型：(1)直接跟蹤或觀察生物種群的死亡(死亡率或存活率)，藤壺生命表就是一個(gè)典型的例子。死亡年齡的調(diào)查，如人類可以去墓地調(diào)查，動(dòng)物可以根據(jù)尸體的年齡，如盤羊的生命表(表3.7)，植物可以根據(jù)枯樹的年齡(根據(jù)年齡)。(3)調(diào)查居住人口的年齡結(jié)構(gòu)，如人口調(diào)查數(shù)據(jù)。池塘里的魚的年齡結(jié)構(gòu)可以根據(jù)其大小來確定。表3.7達(dá)索潘希普生命表(根據(jù)骨骼和角判斷年齡)，生命表的意義和

13、功能分析，從生命表中，我們可以判斷人口的死亡過程，哪個(gè)年齡組的死亡風(fēng)險(xiǎn)最大，找出死亡原因，如老死(自然死亡)、疾病、災(zāi)難或敵人的死亡，找出死亡原因，然后根據(jù)人類的需要使用。人體生命表可以為人身保險(xiǎn)公司計(jì)算保險(xiǎn)費(fèi)率提供重要依據(jù)，也可以作為社會(huì)環(huán)境的背景信息。例如，在中國解放前，中老年人的死亡率很高，主要是由于傳染病，如肺結(jié)核等。嬰兒和幼兒的高死亡率可能是由于醫(yī)療和保健水平低。女嬰的死亡率高于男嬰，這可能是因?yàn)樯鐣?huì)對男孩的偏愛。根據(jù)生命表的qX值和nX值，可以得到兩種曲線，即死亡率曲線和生存曲線。圖3.8死亡率曲線(圖2-6和圖2-7)。死亡率曲線以生命表中的年齡或年齡組作為橫坐標(biāo)，以對應(yīng)于每個(gè)年

14、齡或年齡組的qX值作為縱坐標(biāo)來繪制。因?yàn)閝X值是某一年齡組期間個(gè)體死亡數(shù)與該年齡組開始時(shí)存活個(gè)體數(shù)的比率，即使初始qX值不準(zhǔn)確，誤差也不會(huì)影響后續(xù)qX值，因此死亡率曲線比存活曲線具有更大的參考值。存活曲線通過存活個(gè)體的數(shù)量來描述特定年齡死亡率，即，通過繪制特定年齡組中的個(gè)體數(shù)量相對于年齡的曲線而獲得的曲線。有兩種方法可以用來繪圖：。以生存數(shù)的對數(shù)值(即nX的對數(shù)值)為縱坐標(biāo)，年齡為橫坐標(biāo)，如圖3.9所示。存活數(shù)的對數(shù)值是相對于年齡繪制的，但是年齡是由平均壽命預(yù)期的百分比分離差來表示的，如圖3.10所示。圖3.9根據(jù)特定時(shí)間生命表和動(dòng)態(tài)生命表編制了1957年Rhum島馬鹿的生存曲線。左圖-母鹿(

15、特定時(shí)間)，-一歲母鹿(動(dòng)態(tài))，右圖-公鹿(特定時(shí)間)，-一歲公鹿(動(dòng)態(tài))，圖3.10已知年齡的1023只灰松鼠的生存曲線，生存曲線是否反映真實(shí)情況，主要取決于生命表和nX值是否可靠。因?yàn)樯砗蜕媲€不是某一標(biāo)準(zhǔn)人口所獨(dú)有的，而是用來描述不同環(huán)境條件下不同時(shí)間和地點(diǎn)的人口性質(zhì)，生存曲線可以用來比較某一時(shí)間的人口與其他時(shí)間和其他地點(diǎn)的人口，也可以用來比較不同性別之間的人口。生存曲線至少有三種基本類型，如圖3.11所示：型凹曲線，早期死亡率很高。一旦生活到一定年齡，死亡率相對較低，如牡蠣、魚類和其他無脊椎動(dòng)物、寄生動(dòng)物和一些植物(東南景天和夏枯草)。特點(diǎn)：高死亡率、短壽命、高出生率以補(bǔ)償人口再生產(chǎn)。型是一條直線，即一條對角線，屬于這一類型的人口死亡率在各年齡組基本相同。如水螅、小型哺乳動(dòng)物、成年期鳥類和一些多年生植物(毛茛)。型凸曲線，早期死亡率極低，但當(dāng)它達(dá)到一定的生理年齡時(shí)，幾乎所有的人都在短時(shí)間內(nèi)死亡，如人類圖3.12，盤羊，其他哺乳動(dòng)物和一些植物(草類，如五針草)。圖3.11生存曲線的三種基本類型，圖3.12瑞典人口的生存曲線在幾個(gè)世紀(jì)內(nèi)從型變?yōu)樾停淼木幹品椒?，即根?jù)研究對象和目的，確