生物系統(tǒng)中的生物種群

1、一、問答題1.種群具有哪些不同于個體的基本特征?答：種群具有個體所不具備的各種群體特征，大體分3類：數(shù)量特征：（1）種群密度和空間格局；（2）初級種群參數(shù)，包括出生率（natality），死亡率（mortality），遷入和遷出率。出生和遷入是使種群增加的因素，死亡和遷出是使種群減少的因素；（3）次級種群參數(shù),包括性比,年齡分布和種群增長率等?？臻g分布特征遺傳特征2.種群數(shù)理統(tǒng)計的常用方法有哪些？答：種群統(tǒng)計學(xué)是對種群的出生、死亡、遷移、性比、年齡結(jié)構(gòu)等進(jìn)行的統(tǒng)計學(xué)研究，種群具有個體所不具備的各種群體特征，這些特征多為統(tǒng)計指標(biāo)，大體分3類：種群密度初級種群參數(shù)包括出生率、死亡率、遷入和遷出率。

2、次級種群參數(shù)。包括性比、年齡分布和種群增長率等。3.什么叫生命表?答：生命表（life table）是描述死亡過程的有用工具。生命表開始出現(xiàn)在人口統(tǒng)計學(xué)（human demography），至今在生態(tài)學(xué)上已廣泛應(yīng)用。生命表能綜合判斷種群數(shù)量變化，也能反映出從出生到死亡的動態(tài)關(guān)系。生命表根據(jù)研究者獲取數(shù)據(jù)的方式不同而分為兩類：動態(tài)生命表（dynamic life table）和靜態(tài)生命表（static life table）。前者是根據(jù)觀察一群同時出生的生物之死亡或存活動態(tài)過程所獲得的數(shù)據(jù)編制而成，又稱同齡群生命表（sohort life table）、水平生命表（horizonal life

3、table）或稱特定年齡生命表（agespecific life table）。后者是根據(jù)某個種群在特定時間內(nèi)的年齡結(jié)構(gòu)而編制的。它又稱為特定時間生命表（timespecific life table），或垂直生命表（vertical life table）。4.年齡金字塔有幾種類型，各具什么特點？答：按錐體形狀，年齡錐體可劃分為3個基本類型：（1）增長型種群：錐體呈典型金字塔形，基部寬，頂部狹。表示種群有大量幼體，而老年個體較小，種群的出生率大于死亡率，是迅速增長的種群。（2）穩(wěn)定性種群：錐體形狀和老、中、幼比例介于增長型和下降型種群之間。出生率與死亡率大致平衡，種群穩(wěn)定。（3）下降型種群：

4、錐體基部比較狹。而頂部比較寬。種群中幼體比例減少而老體比例增大，種群的死亡率大于出生率。5.簡述種間相互作用的類型。答：（1）偏利；（2）原始合作；（3）互利共生；（4）中性作用；（5）競爭；（6）偏害；（7）寄生；（8）捕食。6.試述捕食對種群的調(diào)節(jié)作用。答：捕食者于獵物的關(guān)系，往往在調(diào)節(jié)獵物種群的數(shù)量和質(zhì)量上起著重要的調(diào)節(jié)作用。（1）捕食者對獵物的種群數(shù)量起著重要的調(diào)節(jié)作用；（2）捕食者對獵物的種群質(zhì)量起著重要的調(diào)節(jié)作用；（3）在自然環(huán)境中，捕食者于獵物的關(guān)系是受許多因素影響的，往往是多種捕食者和多種獵物交叉著發(fā)生聯(lián)系。7.食草動物對植物群落的作用有那些？（1）許多食草動物的取食是有選擇性

5、的，影響群落中物種多度；（2）啃食抑制了競爭物種的生長，從而加速和維持了低競爭物種的多樣性。8.簡要闡述自然種群數(shù)量波動的類型。答：一種生物進(jìn)入和占領(lǐng)新棲息地，首先經(jīng)過種群增長和建立種群，以后可出現(xiàn)不規(guī)則的或規(guī)則的（即周期性的）波動，亦可能較長期的保持相對穩(wěn)定；許多種類有時還會出現(xiàn)驟然的數(shù)量猛增，即大發(fā)生，隨后又是大崩潰；有時種群數(shù)量會出現(xiàn)長時期的下降，稱為衰落，甚至滅亡。（1）種群增長自然種群數(shù)量變動中，“J”型和“S”型增長均可以見到，但曲線不像數(shù)學(xué)模型所預(yù)測的光滑、典型，常常還表現(xiàn)為兩類增長型之間的中間過渡型。（2）季節(jié)消長對自然種群的數(shù)量變動，首先要區(qū)別年內(nèi)（季節(jié)消長）和年間變動。（3

6、）不規(guī)則波動無規(guī)律性，特定的因素能引起種群的大變動。（4）周期性波動群落發(fā)生周期性的種群變化。（5）種群暴發(fā)具不規(guī)則或周期性波動的生物都可能出現(xiàn)種群的暴發(fā)。（6）種群平衡種群較長期的維持在幾乎同一水平上，成為種群平衡。（7）種群的衰落和滅亡當(dāng)種群長久處于不利條件下（人類過渡捕獵或棲息地被破壞），其數(shù)量會出現(xiàn)持久性下降，即種群衰落，甚至滅亡。個體大、出生率低、生長慢、成熟晚的生物，最容易出現(xiàn)這種情況。（8）生態(tài)入侵由于人類有意識或無意識地把某種生物帶入適宜其棲息和繁衍的地區(qū)，種群不斷擴大，分布區(qū)逐步穩(wěn)定地擴展，這種過程稱生態(tài)入侵。9.為什么種群在大范圍的分布格局多呈集群分布？答：各種群的大小，種

7、群間距離以及種群內(nèi)個體的密度都不相等的，是一種最廣泛分布格局。集群分布形成的原因是：（1）環(huán)境資源分布不均勻，富饒與貧乏相嵌；（2）植物傳播種子方式使其以母株為擴散中心；（3）動物的社會行為使其結(jié)合成群。10.動物集群的代價有那些？（1）增加對食物的競爭；（2）對于捕食者增加顯眼性；（3）增加感染疾病的風(fēng)險。11.在高度富養(yǎng)化的湖泊中藍(lán)綠藻能成為優(yōu)勢浮游植物的原因？（1）浮游動物和魚類寧可吃其他藻類也不愿意以綠藻為食；（2）很多藍(lán)綠藻都能固定大氣中的氮，因此，當(dāng)?shù)倘睍r它們就處于有利競爭地位。12.簡述社會等級和優(yōu)勢等級的概念，并說明優(yōu)勢等級的作用。社會等級是指動物種群中各個動物的地位具有一定

8、順序的等級現(xiàn)象。等級形成的基礎(chǔ)是支配行為，或稱支配從屬關(guān)系。優(yōu)勢等級（dominance hierarchy）是指在集群生活的某些動物中，許多成員彼此接觸的機會較多，形成了優(yōu)勢個體及各級的從屬個體，這種分等級的行為稱優(yōu)勢等級。處于優(yōu)勢等級的個體在采食，休息、占地和交配等方面優(yōu)先于從屬等級的個體。群體中優(yōu)勢等級的作用是：（1）保證首領(lǐng)的權(quán)威性，尤其是在群體對外關(guān)系方面；（2）能以威嚇代替戰(zhàn)斗，使群體內(nèi)部減少爭斗，降低沒有必要的能耗，明顯的例子是初級的混亂的雞群產(chǎn)蛋量很少，大家都在集中精力打斗，而在等級逐步確立后，產(chǎn)蛋量就逐步上升，這是能量用在繁殖上的表現(xiàn)（3）優(yōu)勢個體在性行為和繁殖方面優(yōu)先，保證

9、種群基因庫不按隨機原則遺傳。13.邏輯斯諦增長曲線的形成過程及各階段的特征。答：（一）、邏輯斯諦增長是具密度效應(yīng)的種群連續(xù)增長模型，比無密度效應(yīng)的模型增加了兩點假設(shè)：（1）有一個環(huán)境容納量；（2）增長率隨密度上升而降低的變化，是按比例的。按此兩點假設(shè)，種群增長將不再是“J”字型，而是“S”型。（二）、“S”型曲線有兩個特點：（1）曲線漸近于K值，即平衡密度；（2）曲線上升是平滑的。（三）、邏輯斯諦曲線常劃分為5個時期：（1）開始期，也可稱潛伏期，由于種群個體數(shù)很少，密度增長緩慢；（2）加速期，隨個體數(shù)增加，密度增長逐漸加快；（3）轉(zhuǎn)折期，當(dāng)個體數(shù)達(dá)到飽和密度一半（即K/2時），密度增長最快；（

10、4）減速期，個體數(shù)超過K/2以后，密度增長逐漸變慢；（5）飽和期，種群個體數(shù)達(dá)到K值而飽和。14.寫出非密度制約的種群連續(xù)增長的模型，并說明各種參數(shù)的生態(tài)學(xué)意義。答：非密度制約的種群連續(xù)增長種群即在無限環(huán)境中的指數(shù)增長。在無限環(huán)境中，因種群不受任何條件限制，如食物、空間等能充分滿足，則種群就能發(fā)揮其內(nèi)稟增長能力，數(shù)量迅速增加，呈現(xiàn)指數(shù)式增長格局，這種增長規(guī)律，稱為種群的指數(shù)增長規(guī)律（the law of exponential growth）。種群在無限環(huán)境中表現(xiàn)出的指數(shù)增長可分為兩類：（1）世代不相重疊種群的離散增長模型：這種最簡單的種群增長模型的概念結(jié)構(gòu)里，包括四個假設(shè)：種群增長是無界的，

11、即種群在無限的環(huán)境中生長，沒有受資源、空間等條件的限制；世代不相重疊，增長是不連續(xù)的，或稱離散的；種群沒有遷入和遷出；種群沒有年齡結(jié)構(gòu)。其數(shù)學(xué)模型通常是把世代t1的種群Nt+1與世代t的種群Nt聯(lián)系起來的差分方程：Nt+1=Nt或 Nt/N0=t式中N為種群大小，t為時間，是種群周限增長率。（2）世代重疊種群的連續(xù)增長模型：多數(shù)種群的繁殖都要經(jīng)過一段時間并且有世代重疊，就是說在任何時候，種群中都存在不同年齡的個體。這種情況最好以一個連續(xù)型種群模型來描述，表示為種群在t時間的變化率：dN/dt=r×N在曲線上任一點，種群增長與曲線切線的斜率相等。種群世代有重疊，種群數(shù)量以連續(xù)的方式改變

12、，通常用微分方程來描述。模型的假設(shè)：種群以連續(xù)方式增長，其它各點和上述模型相同。對于在無限環(huán)境中瞬時增長率保持恒定的種群，種群增長率仍表現(xiàn)為指數(shù)增長過程，即：dNt/dt=rt其積分式為：NtN0ert式中N0，Nt的定義同前，e為自然對數(shù)的底，r是種群的瞬間增長率。以b和d分別表示種群的瞬時出生率和死亡率，則瞬時增長率r=b-d（假定無遷出和遷入）。15.種間競爭的實質(zhì)是什么？寫出Lotka-Volterra的種間競爭模型，并說明各參數(shù)的生態(tài)學(xué)意義。答：種間競爭是指具有相似要求的物種，為了爭奪空間和資源，而產(chǎn)生的一種直接或間接抑制對方的現(xiàn)象。Lotka-Volterra的種間競爭模型：假定有

13、兩個物種，當(dāng)它們單獨生長時其增長形式符合邏輯斯締方程模型，其增長方程是：物種1：dN1/dt=r1N1（K1-N1/K1）物種2：d N2/dt=r2N2（K1-N2/K2）式中：N1、N2分別為兩個物種的種群數(shù)量；K1、K2分別為兩個物種種群的環(huán)境容納量；r1、r2分別為兩個物種種群增長率。如果將這兩個物種放置在一起，則它們就要發(fā)生競爭，從而影響種群的增長。設(shè)物種1和2的競爭系數(shù)為和（表示在物種1的環(huán)境中，每存在一個物種2的個體，對于物種1種群的效應(yīng)。表示在物種2的環(huán)境中，每存在一個物種1的個體，對于物種2種群的效應(yīng)），并假定兩種競爭者之間的競爭細(xì)數(shù)保持穩(wěn)定，則物種1在競爭中的種群增長方程為

14、：物種2在競爭中的種群增長方式為：從理論上講，兩個種的競爭結(jié)果是由兩個種的競爭系數(shù)、與K1、K2比值的關(guān)系決定的，可能有以下4種結(jié)果：>K1/K2或>K2/K1，兩個種都可能獲勝；>K1/K2和<K2/K1，物種1將被排斥，物種2取勝；<K1/K2和>K2/K1，物種2將被排斥，物種1取勝；<K1/K2和<K2/K1，兩個種共存，達(dá)到某種平衡。高等植物種群混合栽培或培養(yǎng)時所表現(xiàn)出的競爭結(jié)果都可以用Lotka-Volterra競爭方程來說明。16.比較在無限環(huán)境中世代不相重疊兩類種群的增長模型，簡要說明其生物學(xué)意義。答：世代不相重疊，是指生物的生命

15、只有一年，一年只有一次繁殖，其世代不重疊，種群增長是不連續(xù)的。這種最簡單的種群增長模型的概念結(jié)構(gòu)里，包括四個假設(shè)：種群增長是無界的，即種群在無限的環(huán)境中生長，沒有受資源、空間等條件的限制；世代不相重疊，增長是不連續(xù)的，或稱離散的；種群沒有遷入和遷出；種群沒有年齡結(jié)構(gòu)。其數(shù)學(xué)模型通常是把世代t1的種群Nt+1與世代t的種群Nt聯(lián)系起來的差分方程：Nt+1=Nt或 Nt/N0=t式中N為種群大小，t為時間，是種群周限增長率。上述模型的生物學(xué)含義是假定在一個繁殖季節(jié)t0開始，初始種群大小為N0（要求雌雄個體數(shù)量相等）其初生率為B，總死亡率為D。到下一代t1時，其種群數(shù)量N1為：N1N0BD周限增長率

16、是種群增長中有用的參數(shù)。從理論上講，有以下四種情況：a，1 種群上升b，=1 種群穩(wěn)定c， 01 種群下降d，=0 種群無繁殖現(xiàn)象，且在一代中滅亡。17.有關(guān)種群調(diào)節(jié)的生物學(xué)派和氣候?qū)W派主要觀點的差別是什么？答：氣候?qū)W派認(rèn)為，種群參數(shù)受天氣條件強烈影響，他們強調(diào)種群數(shù)量的變動，否定穩(wěn)定性；生物學(xué)派主張捕食、寄生、競爭等生物過程對種群調(diào)節(jié)起決定作用，他們認(rèn)為只有密度制約因子才能調(diào)節(jié)種群的密度。18. 高斯假說的中心內(nèi)容是什么？答：當(dāng)兩個物種利用同一種資源和空間時產(chǎn)生的種間競爭現(xiàn)象。兩個物種越相似，它們的生態(tài)位重疊就越多，競爭就越激烈。二、論述題1解釋與比較r、rm、R0的概念，Logistic

17、模型中的N/K的意義何在？答：一般的講，這是在綜合生命表中出現(xiàn)的幾個概念。三者的共同點：都可以反映種群的數(shù)量動態(tài)，但表達(dá)方式不同。R。：凈增殖率（或世代凈增殖率）將存活率和出生率兩方面數(shù)據(jù)相乘，并累加起來（R0=lxmx），即得凈生殖率(net reprodutivr rate)。為一個世代凈增殖的個體數(shù)，例如：R。3096，表示種群個體數(shù)經(jīng)一個世代后平均增長到原來的3.096倍。內(nèi)稟增長率rm： r：種群增長率，瞬時變化的，即r=lnR0/T。不同的生物，其世代時間的長短不同，為保證不同種群的凈增殖率具有可比性，將R0/T相比較， T世代時間，種群中子代從母體出生到子代再產(chǎn)子的平均時間。 r

18、m：最大瞬時增長率（rmax）又叫內(nèi)稟增長率，指特定條件下的種群瞬時增長率，即具有穩(wěn)定年齡結(jié)構(gòu)的種群，在食物與空間不受限制，同種其它個體的密度維持在最適水平，在環(huán)境中沒有天敵，并在最適溫度、濕度和光照條件下的種群瞬時增長率，也是最大的種群瞬時增長率。即最佳環(huán)境條件下能測得的種群瞬時增長率，常作為種群數(shù)量動態(tài)理論研究中的最大值。Logistic 模型中的N/K，當(dāng)N趨近于0時，種群的個體數(shù)量很少，密度增長緩慢。當(dāng)N=K/2時，密度增長逐漸加快，當(dāng)N=K/2時。個體數(shù)達(dá)到飽和密度的一半密度增長最快，N趨近于K個體數(shù)超過K/2時，密度增長逐漸變慢，當(dāng)N=K/2時，種群的個體數(shù)達(dá)到K飽和值。2.試舉例

19、說明生物如何通過調(diào)節(jié)其耐性限度來渡過不良生境的。答：我們知道生物的存在和繁殖，都要依賴于某種綜合環(huán)境因子的存在，只要其中的一項因子的量或質(zhì)不足或過多時，超過了某種生物的耐性限度，則使該物種不能生存，甚至滅亡。生物的耐性限度會因發(fā)育時期、季節(jié)、環(huán)境條件的不同而變化，當(dāng)一種生長旺盛時，會提高對另一些因子的耐性限度。相反亦反。生物的耐性限度時可以通過自然馴化和人為的訓(xùn)化來改變生物的耐受范圍，使適應(yīng)生存范圍的上下限發(fā)生移動，形成一個新的最適點。這種耐性的變化是直接與生物化學(xué)的、生理的、形態(tài)的及行為的特征等相關(guān)的。生物也可以通過控制體內(nèi)的環(huán)境來使其保持相對的穩(wěn)定性，減少對環(huán)境的依賴。例如：隨冬季向夏季的

20、轉(zhuǎn)變。水的溫度也會慢慢的上升的。其魚的耐性限度也會在體內(nèi)酶系統(tǒng)的調(diào)節(jié)小下而增加，而這個溫度在冬季則可使魚致死。3.比較r-對策者生物與K-對策者生物的主要區(qū)別，并用rk理論闡明珍稀瀕危動、植物為何要嚴(yán)加保護，否則將有滅絕的危險。答：（1）r-選擇：在環(huán)境不穩(wěn)定和自然災(zāi)害經(jīng)常發(fā)生的地方，只有較高的繁殖能力才能補償災(zāi)害所造成的損失。故在不穩(wěn)定的環(huán)境中，誰具有較高的繁殖能力將對誰更有利。所以居住在不穩(wěn)定環(huán)境中的物種，具有較大的rm是有利的，有利于增大內(nèi)稟增長率的選擇稱為r-選擇。（2）K-選擇：在氣候條件穩(wěn)定，自然災(zāi)害罕見的地方，生物的繁衍有可能接近環(huán)境容納量，即近似于邏輯斯諦方程中的飽和密度（K）。故在穩(wěn)定的環(huán)境中，誰能更好地利用環(huán)境承載力，達(dá)到更高的K，對誰就有利。r-選擇和K-選擇的某些相關(guān)特征表r-選擇K-選擇氣候多變，不確定