種群增長課件

1、第二節(jié) 種群增長第二節(jié) 種群增長簡單的模型幾何增長指數(shù)增長邏輯斯諦增長種群的數(shù)量自然調(diào)節(jié)1、簡單的模型Nt+1 Nt = B + I D EB: birth， B=bNtI: immigrantD: death, D=dNtE: emigrant2、幾何級數(shù)增長R0Nt+1NtNt= R0tN0(R01,增長; R0=1,不增減; R0k,種群下降; N=k,種群不增不減;Nk種群上升求其積分:Nt=K1+(K/N0-1)e-rt4、邏輯斯諦增長曲線的五個(gè)時(shí)期：開始期（潛伏期）加速期轉(zhuǎn)折期減速期飽和期應(yīng)具備:第一:具有穩(wěn)定的年齡分布.第二:對種群密度測定有恰好的單位.第三:每個(gè)體增長率與種群大

2、小成線性關(guān)系.第四:種群密度對增長率的影響是瞬時(shí)作用,不存在時(shí)滯效應(yīng).4、邏輯斯諦增長4、邏輯斯諦增長意義1、它是許多相互作用的種群增長模型的基礎(chǔ)2、是漁業(yè)、林業(yè)、農(nóng)業(yè)等實(shí)踐領(lǐng)域中，確定最大持續(xù)產(chǎn)量的主要模型3、模型中兩個(gè)參數(shù) K 和 r 已經(jīng)成為生物進(jìn)化對策理論中的重要概念。dN / dt: 瞬時(shí)增長量。N=K/2時(shí)，有最大增長量（optimal yield）4、邏輯斯諦增長最大持續(xù)產(chǎn)量（sustained yield）如果收獲量能保持長期穩(wěn)定又不會使種群的數(shù)量下降，那么這樣一個(gè)收獲量就被稱為持續(xù)產(chǎn)量。種群增長模型的分類與密度無關(guān)的種群增長模型：幾何級數(shù)增長指數(shù)增長與密度有關(guān)的種群增長模型：

3、邏輯斯諦增長世代離散性增長模型：幾何級數(shù)增長世代連續(xù)性增長模型：指數(shù)增長，邏輯斯諦增長與密度無關(guān)的種群增長模型環(huán)境容量無限、沒有遷入遷出與密度無關(guān)的單種群離散增長模型與密度無關(guān)的單種群連續(xù)增長模型指數(shù)增長與密度無關(guān)的單種群離散增長模型環(huán)境容量無限、沒有遷入遷出、世代不重疊、不具年齡結(jié)構(gòu) N t+1 =Nt Nt =N0t ：周限增長率與密度無關(guān)的單種群連續(xù)增長模型環(huán)境容量無限、沒有遷入遷出、世代重疊、具年齡結(jié)構(gòu) dN/dt=rN Nt=N0ert r：瞬時(shí)增長率 rln， =er 與密度有關(guān)的種群增長模型環(huán)境容量有限、沒有遷入遷出與密度有關(guān)的單種群離散增長模型種群增長率與密度的線性函數(shù)關(guān)系與密

4、度有關(guān)的單種群連續(xù)增長模型Logistic增長環(huán)境容量K相鄰壓力時(shí)滯與密度有關(guān)的種群離散增長模型環(huán)境容量有限、沒有遷入遷出、世代不重疊、不具年齡結(jié)構(gòu)與密度有關(guān)的單種群離散增長模型種群增長率與密度的線性函數(shù)關(guān)系Nt1Nt1.0-B（Nt-K）Nt 環(huán)境容量K不同B值種群有不同表現(xiàn)與密度有關(guān)的種群連續(xù)增長模型環(huán)境容量有限、沒有遷入遷出、世代重疊、具年齡結(jié)構(gòu)與密度有關(guān)的單種群連續(xù)增長模型Logistic增長dN/dt=rN(1-N/K)= rN(K-N)/K Nt=K/(1+e-rt) 環(huán)境容量K相鄰壓力：N/K 剩余空間： 1-N/K5 種群數(shù)量的自然調(diào)節(jié)種群數(shù)量的波動非周期性波動：無周期5 種群

5、數(shù)量的自然調(diào)節(jié)種群數(shù)量的波動周期性波動5 種群數(shù)量的自然調(diào)節(jié)種群數(shù)量的波動 季節(jié)波動 種群爆發(fā)5 種群數(shù)量的自然調(diào)節(jié)1. 種群數(shù)量的波動 生態(tài)入侵牽牛(Ipomoeanil) 馬櫻丹（Lantanacamara） 大米草(Spartinaanglica) 薇甘菊(Mikaniamicrantha) 紅瓜(Cocciniacordifolia) 貓爪藤(Macfadyenaunguis-cati) 銀膠菊(Partheniumhysterophorus 五爪金龍(Ipomoeacairica) 西番蓮(Passifloracoerulea) 水花生(Alternantheraphiloxeroi

6、des) 水葫蘆(Eichhorniacrassipes) 心葉落葵薯(Anrederacordifolia) 種群數(shù)量的自然調(diào)節(jié)種群數(shù)量的波動種群的衰落和滅亡：背景滅絕率 (background extinction rate):人類出現(xiàn)之前的滅絕速率.當(dāng)代的物種絕滅率比之高1000至10000倍。種群數(shù)量的自然調(diào)節(jié)種群數(shù)量自然調(diào)節(jié)的機(jī)制：氣候?qū)W派：氣候是決定種群數(shù)量的重要因素。強(qiáng)調(diào)種群數(shù)量的變動。1928年，博德海默。以色列昆蟲學(xué)家。昆蟲發(fā)育早期80%90%的死亡源于氣候特別強(qiáng)調(diào)極端氣候?qū)τ诜N群的影響種群數(shù)量自然調(diào)節(jié)的機(jī)制：生物學(xué)派：主張捕食、寄生、競爭等生物過程及食物因素對種群調(diào)節(jié)起決定

7、作用。強(qiáng)調(diào)種群是一個(gè)自我調(diào)節(jié)系統(tǒng)，有調(diào)節(jié)機(jī)制密度制約因素非密度制約因素種群數(shù)量的自然調(diào)節(jié)種群數(shù)量自然調(diào)節(jié)的機(jī)制：自動調(diào)節(jié)學(xué)派：強(qiáng)調(diào)種群內(nèi)部的異質(zhì)性。行為調(diào)節(jié)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)遺傳調(diào)節(jié)種群數(shù)量的自然調(diào)節(jié)種內(nèi)關(guān)系集群種內(nèi)競爭 負(fù)競爭 分?jǐn)偢偁?爭奪競爭第三節(jié) 種群間的相互關(guān)系第三節(jié) 種群間的相互關(guān)系種內(nèi)關(guān)系的進(jìn)化種群作為一個(gè)系統(tǒng)，個(gè)體關(guān)系更親密性關(guān)系親子關(guān)系群體關(guān)系社會關(guān)系利他行為種群對綜合環(huán)境適應(yīng)能力的提高第三節(jié) 種群間的相互關(guān)系種間關(guān)系類型 A B 特 點(diǎn)競爭 - - 彼此互相抑制捕食 - - A種殺死或吃掉B種食草中性O(shè) O 彼此互不影響共生+ + 彼此有利，分開后不能生活合作+ + 彼此有利，分開

8、能獨(dú)立生活附生+ O A種有益，B種無影響寄生和擬寄生+ - 對A有利，對B有害競爭 競爭: 生活在同一地區(qū)的兩個(gè)物種,由于利用相同的資源,導(dǎo)致每一個(gè)物種的數(shù)量下降,即兩種群彼此發(fā)生有害影響. 競爭一般可分為干擾競爭和利用競爭. 干擾競爭:一種動物借助于行為排斥另一種動物使其得不到資源. 如:紅翅鶇和黃頭鶇. 利用競爭:一個(gè)物種所利用的資源對第二個(gè)物種也非常重要,但兩個(gè)物種并不發(fā)生直接接觸.如:螞蟻、嚙齒動物都以植物種子為食.競爭一、種群競爭的理論模型 競爭方程建立在邏輯斯諦方程的基礎(chǔ)上. dN1/dt=r1N1(k1-N1- 12N2)/k1 dN2/dt=r2N2(k2-N2- 21N1)

9、/k2 k1、k2:兩競爭物種的環(huán)境負(fù)荷 12: 物種2的競爭系數(shù),2對1的競爭抑制作用; 21: 物種1的競爭系數(shù),1對2的競爭抑制作用. 當(dāng)沒有競爭情況下, 12或N2等于0, 21或N1等于0;即呈S曲線.競爭二、競爭排除 兩個(gè)種群開始競爭時(shí),一個(gè)種群最終將另一個(gè)種群完全排除掉,并使整個(gè)系統(tǒng)趨向飽和. 結(jié)論: 兩個(gè)生態(tài)學(xué)上完全相同的物種不可能同時(shí)同地生活在一起（競爭排斥原理）;不同物種要實(shí)現(xiàn)在飽和環(huán)境和競爭群落中的共存,必須具有某些生態(tài)學(xué)的差異（生態(tài)位分化）.競爭三、實(shí)驗(yàn)條件下的種群競爭 兩個(gè)例子: 大草履蟲和雙小核草履蟲 兩種谷盜競爭, 赤擬谷盜和雜擬谷盜競爭四、在自然條件下的種群競爭

10、 (1) 對生活在同一地區(qū)的近緣物種生態(tài)學(xué)研究: 近緣物種在形態(tài)生理生態(tài)方面相似,因生活在同一地區(qū),競爭激烈,迫使其在生態(tài)學(xué)上發(fā)生分化,表現(xiàn)在3方面: 第一: 利用不同的生境或微生境 第二: 吃不同的食物 第三: 在不同的時(shí)間出來活動 競爭 (2) 特征替代現(xiàn)象: 同地分布的近緣種之間的差 異往往比異地分布時(shí)所表現(xiàn)的差異大. 因同地分布時(shí),彼此由于競爭而發(fā)生分化,而異地分布時(shí),由于無競爭而分化不明顯. (3)對所謂“不完全”動植物區(qū)系及生態(tài)位相應(yīng)變化 如:海島即屬于這種區(qū)系 在海島上缺少大陸上許多物種,侵入海島的物種擴(kuò)展其生態(tài)位,利用一些新生境資源,因此其數(shù)量比大陸多,生境也更廣,覓食技巧更多

11、樣.捕食 一個(gè)物種的成員以另一物種成員為食,被捕食者常常被殺死. 狹義捕食: 動物吃動物 廣義捕食: 肉食、植食、擬寄生、同種相殘 捕食作為一個(gè)重要生態(tài)學(xué)現(xiàn)象的理由: a.限制種群的分布,抑制種群的數(shù)量. b.捕食同競爭一樣,是影響群落結(jié)構(gòu)的主要生態(tài)過程. c.捕食是一個(gè)主要的選擇壓力,生物的很多適應(yīng)可用捕食者和獵物間的協(xié)同進(jìn)化來說明.捕食一、捕食過程的數(shù)學(xué)模型 P:代表捕食者的種群數(shù)量, R:代表資源種群數(shù)量1.資源種群的增長率 無捕食者,呈指數(shù)增長: dR/dt=rR 有捕食者: dR/dt=(r-aP)R (a:捕食者個(gè)體攻擊的成功率)2.捕食者種群增長率 無資源種群,呈指數(shù)下降: dP

12、/dt=-dP(d:捕食者死亡率) 有資源種群, dP/dt=(-d+bR)P (b:捕食者將資源種群轉(zhuǎn)化為新生捕食者的個(gè)體轉(zhuǎn)化率)捕食二、捕食者的功能反應(yīng) 功能反應(yīng): 捕食者與獵物種群相互關(guān)系模型揭示出捕食者對獵物密度的變化可作出不同類型反應(yīng).隨著獵物密度的增加,每個(gè)捕食者可捕獲更多獵物或可較快地捕獲獵物,此現(xiàn)象稱捕食者的功能反應(yīng). Holling(1959)圓盤方程: Na=aTN/(1+aThN) Na:每個(gè)捕食者所攻擊的獵物數(shù)量 a: 常數(shù),捕食者的攻擊率 N:獵物數(shù)量 Th:處理時(shí)間 T:總時(shí)間Meta種群（課本84頁）meta種群： population of populations要求自學(xué)，回答以下