動物生態(tài)學(xué)第05講 動物種群與群落課件

第五講動物種群和群落12021/7/22第五講動物種群和群落12021/7/22ECOSYSTEMLEVEL

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Groupofflyingfoxes動物種群生態(tài)學(xué)－概要回顧22021/7/22ECOSYSTEMLEVEL

Eucalyptusfor動物種群生態(tài)學(xué)要解決什么問題？種群定義不是個體上簡單的相加，有組織、有結(jié)構(gòu)的群體種群生態(tài)學(xué)研究什么？有多少？哪里多？哪里少？怎樣變動？為什會這樣變動？動物種群發(fā)生規(guī)律？吃什么？做什么？種群生態(tài)學(xué)核心問題動物種群動態(tài)32021/7/22動物種群生態(tài)學(xué)要解決什么問題？種群定義32021/7/22動物種群生態(tài)學(xué)內(nèi)容種群數(shù)量種群密度種群年齡（年齡分布，性比，生命表）種群空間分布（空間分布型，空間異質(zhì)性，集合種群）種群增長增長模型（內(nèi)稟增長能力，出生率，死亡率，種群增長率，遷出和遷入）數(shù)量變動（季節(jié)消長，不規(guī)則波動，周期性波動）調(diào)節(jié)機(jī)制（密度制約和非密度制約，氣候因素，種間因素，食物因素，種內(nèi)調(diào)節(jié)）種群相互作用競爭模型捕食模型（草食、捕食、寄生、共生）種群生存對策K對策orr對策？42021/7/22動物種群生態(tài)學(xué)內(nèi)容種群數(shù)量42021/7/22動物種群間相互作用種間競爭自然種群的競爭和生態(tài)位分化模型分析斑塊環(huán)境中的種間競爭與共存逃命共存隨機(jī)波動資源斑塊、聚集分布與物種空間分布52021/7/22動物種群間相互作用種間競爭52021/7/22動物種群間相互作用競爭與進(jìn)化捕食與被捕食捕食者與獵物的相互適應(yīng)捕食策略和功能反應(yīng)食譜寬度邊際值原理理想自由分布功能反應(yīng)和數(shù)量反應(yīng)62021/7/22動物種群間相互作用競爭與進(jìn)化62021/7/22種群增長模型種群增長模型離散增長模型增長率不變指數(shù)增長模型（Nt=λtN0）增長率變化指數(shù)增長模型（Nt+1=λNt

）連續(xù)增長模型“J”增長模型：dN/dt=rNLogistic增長模型：dN/dt=rN（K-N/K）具時滯種群增長模型具有年齡結(jié)構(gòu)增長模型（Leslie矩陣）種間競爭模型洛特卡－沃爾泰勒（Lotka-Volterra）模型種間捕食模型捕食者與被捕種群相互動態(tài)的數(shù)量模型72021/7/22種群增長模型種群增長模型72021/7/22動物種群增長模型種群增長模型離散增長模型增長率不變指數(shù)增長模型（Nt+1=λNt或

Nt=N0λt）增長率變化指數(shù)增長模型（Nt+1=[1.0-B(Nt-Neq)]Nt）連續(xù)增長模型“J”增長模型：dN/dt=rN“S”增長模型：dN/dt=rN（K-N/K）[Logistic方程]具時滯種群增長模型：Leslie矩陣模型:種間競爭模型洛特卡－沃爾泰勒（Lotka-Volterra）模型種間捕食模型捕食者與被捕種群相互動態(tài)的數(shù)量模型（壽命只有一年，一年繁殖一次）（世代有重疊）82021/7/22動物種群增長模型種群增長模型（壽命只有一年，一年繁殖一次）（具有時滯、增長率變化的離散增長模型Nt+1=[1.0-B(Nt-1-Neq)]Nt其中：Nt-1-Neq表示時滯效應(yīng)，Neq種群平衡密度L＝BNeq0<L<1，種群不產(chǎn)生振蕩1<L<2，種群減幅振蕩<2L<2.57，種群同期性振蕩L>2.57，種群無規(guī)律地混亂波動1、時滯離散增長模型92021/7/22具有時滯、增長率變化的離散增長模型1、時滯離散增長模型920具有時滯、有環(huán)境阻力的連續(xù)增長模型生殖時滯2、時滯連續(xù)增長模型

反應(yīng)時滯102021/7/22具有時滯、有環(huán)境阻力的連續(xù)增長模型生殖時滯2、時滯連續(xù)增長3、具有年齡結(jié)構(gòu)的種群增長模型Leslie矩陣假定：一定年齡的出生率和死亡率是固定不變公式出生個體數(shù)N0，t+1=f0n0t+f1n1t+f2n2t+……存活個體數(shù)n1,t+1=P0n0,t;n2,t+1=p1n1,t;n3,t+1=P2n2,t;……自然種群：具有年齡結(jié)構(gòu)、有環(huán)境容納量、有時滯、出生率和死亡率與年齡有關(guān)112021/7/223、具有年齡結(jié)構(gòu)的種群增長模型Leslie矩陣自然種群：具有矩陣列式表達(dá)

舉例說明122021/7/22矩陣列式表達(dá)舉例說明122021/7/22舉例假設(shè)有一種生物，其最長的壽命為15天，以5天為間隔分為一個年齡級，設(shè)為0,1,2年齡級的，出生率分別為0,25,12,而存活率為0.2,0.4和0，調(diào)查天，各年齡組的數(shù)量分別為40,5,10。請問第10天，第15天該種群是多少？132021/7/22舉例假設(shè)有一種生物，其最長的壽命為15天，以5天為間隔分1、年齡向量年齡級出生率存活率年齡級數(shù)量000.2401250.453120.0102、轉(zhuǎn)稱矩陣142021/7/221、年齡向量年齡級出生率存活率年齡級數(shù)量000.240125計算結(jié)果152021/7/22計算結(jié)果152021/7/22162021/7/22162021/7/22自然種群數(shù)量變動種群數(shù)量的季節(jié)消長如蒼蠅、蚊、嚙齒動物、鳥類種群數(shù)量的不規(guī)側(cè)波動和周期性波動種群數(shù)量的周期性波動不具周期性的數(shù)量不穩(wěn)定類型種群數(shù)量穩(wěn)定的類型172021/7/22自然種群數(shù)量變動種群數(shù)量的季節(jié)消長種群數(shù)量的周期性波動172動物種群間相互關(guān)系競爭捕食互利共生寄生1.只要動物物種出現(xiàn)在自然界中，面臨第一件事：捕食2.在生存過程中，面臨殘酷的競爭182021/7/22動物種群間相互關(guān)系競爭互利共生1.只要動物物種出現(xiàn)在自然界ABCompetition--物種相互影響InfluenceofSpeciesB+(positive)0(neutral/null)-(negative)ABAmensalism0-ABAntagonism(Predation/Parasitism)+-ABCommensalism+0ABNeutralism(Nointeraction)00ABCommensalism0+ABMutualism++ABAmensalism-0ABAntagonism(Predation/Parasitism)-+-0+種群間相互關(guān)系192021/7/22ABCompetition--物種相互影響Influence動物競爭種間競爭模型Lotka-Volterra方程：1925年美國科學(xué)家Lotak和1926年意大利科學(xué)家Volterra分別獨(dú)立提出。實(shí)驗例子Gause(1934)：大草履蟲(Parameciumcaudatum)、雙核小草履(P.aurelia)蟲、袋狀草履蟲(P.bur-saria)Tilman(1981)：星桿藻(Asterionellaformosa)、針桿藻(Synedraulna)202021/7/22動物競爭種間競爭模型實(shí)驗例子202021/7/22種間競爭模型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

k1、k2:兩競爭物種的環(huán)境負(fù)荷，r1,r2為生長率

α12:物種2的競爭系數(shù),2對1的競爭抑制作用;

α21: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,α12或N2等于0,α21或N1等于0;即呈S曲線.212021/7/22種間競爭模型種群競爭的理論模型k1、k2:兩競爭物種的環(huán)境種間競爭模型競爭物種個體數(shù)大小相互折算成當(dāng)量：

α:為物種2對物種1的競爭系數(shù)α=1時，N2個體對N1種群所有產(chǎn)生的競爭抵制效應(yīng)，與每個N1對自身種群所產(chǎn)生的相等α>1時，物種2的競爭抑制效應(yīng)比物種1的大α<1時，物種2的競爭抑制效應(yīng)比物種1的小

β:為物種1對物種2的競爭系數(shù)

情況同上222021/7/22種間競爭模型競爭物種個體數(shù)大小相互折算成當(dāng)量：竟?fàn)幗Y(jié)果種間竟?fàn)幩姆N結(jié)局甲勝乙乙勝甲穩(wěn)定平衡共存不穩(wěn)定平衡232021/7/22竟?fàn)幗Y(jié)果種間竟?fàn)幩姆N結(jié)局232021/7/22競爭結(jié)果競爭結(jié)果物種1能抑制物種2（K1>K2/β）物種1不能抑制物種2（K1<K2/β）物種2能抑制物種1（K2>K1/α）兩物種都有可能得勝（結(jié)果3）物種2總是得勝（結(jié)果2）物種2不能抑制物種1（K2<K1/α）物種1總是得勝（結(jié)果1）兩物種都不能抑制對方（結(jié)果4：穩(wěn)定平衡）242021/7/22競爭結(jié)果競爭結(jié)果物種1能抑制物種2物種1不能抑制物種2物種間競爭與共存逃命共存競爭弱者是擴(kuò)散與侵占的強(qiáng)者出現(xiàn)空斑塊的物種不是竟?fàn)幠芰?qiáng)的物種逃亡種傾向于首先侵占空白斑塊、定居下來，其它物種侵占速度較慢，一旦開始定居，逃亡種被競爭中排除，占新的空白斑塊公式表示強(qiáng)者：弱者：P為占有斑塊的比例，m:空斑塊侵占速率，e為斑塊滅絕速率1、競爭強(qiáng)者:不受竟?fàn)幷哂绊?，動態(tài)方程與單物種的形式一致2、競爭弱者：只能侵占既無強(qiáng)者也無弱者的空白斑塊。252021/7/22種間競爭與共存逃命共存P為占有斑塊的比例，m:空斑塊侵占速率捕食與被捕食262021/7/22捕食與被捕食262021/7/22捕食經(jīng)典實(shí)驗Gause（1934）檢驗實(shí)驗：草履蟲與櫛毛蟲實(shí)驗272021/7/22捕食經(jīng)典實(shí)驗272021/7/22動物捕食與被捕食捕食的協(xié)同進(jìn)化捕食者：銳齒、利爪、毒牙、誘餌追擊、集體圍獵捕食者趨于提高發(fā)現(xiàn)、捕獲和取食獵物效率被捕食者：發(fā)達(dá)奔跑、保護(hù)色、警戒色、擬態(tài)、假死獵物趨于提高逃避、被捕食的效率例子：獵豹捕食與協(xié)同進(jìn)化282021/7/22動物捕食與被捕食捕食的協(xié)同進(jìn)化282021/7/22捕食者與被捕食者關(guān)系是在生態(tài)系統(tǒng)的長期進(jìn)化過程中形成的復(fù)雜的關(guān)系，形成彼此依賴性和難于分離的關(guān)系舉例：挪威雷鳥19世紀(jì)未，英國雷鳥作為狩獵鳥類大量捕殺猛禽雷鳥球蟲病和其它寄生蟲病大發(fā)生舉例：美國亞利桑那州黑尾鹿1905年保持1.4萬頭1907年捕殺美州獅和狼1918年上升4萬頭1925年10萬頭草場退化1927年下降到1萬頭292021/7/22捕食者與被捕食者關(guān)系是在生態(tài)系統(tǒng)的長期進(jìn)化過程中形成的復(fù)雜的捕食與被捕食類型和適應(yīng)捕食類型殺死（肉食動物）食草動物（草食動物吃植物部分）寄生同類相食捕食與被捕食的適應(yīng)精明的捕食者：在長期進(jìn)化過程中，逐漸發(fā)展成最優(yōu)覓食策略

302021/7/22捕食與被捕食類型和適應(yīng)捕食類型302021/7/22舉例1：海雀食海螺，高度：±5m，海雀選擇高度avg=5.23m±0.07能量分析：大海螺8.571J－消耗2.31J＝6.25J；中海螺凈收益1.28J舉例2：食物處理方式最佳能量獲取率312021/7/22舉例1：海雀食海螺，高度：±5m，海雀選擇高度avg=5動物捕食策略平衡能量得失能力，使能量攝入達(dá)到最大值，拒絕利潤低的食物食譜寬度搜尋者：花大量時間搜尋獵物，處理獵物時間短，采用拓寬食譜策略處理者：花大量時間處理獵物，搜尋獵物時間短，對獵物有高選擇性食物特化高生產(chǎn)力環(huán)境，傾向于處理者；低生產(chǎn)力條件下，傾向于更寬的食譜322021/7/22動物捕食策略平衡能量得失能力，使能量攝入達(dá)到最大值，拒絕利潤動物捕食類型與捕食策略追捕法：獵豹追捕瞪羚集體狩獵法：獅子、狼和獵狗座等伏擊法：例魚、貓科動物設(shè)陷阱捕食網(wǎng)捕（蜘蛛）誘餌捕食法：引誘誘捕深海魚類發(fā)光器官鷺鳥翅膀遮蓋抓魚獵蝽足分泌粘液粘獵物種植收獲法：切葉蟻培養(yǎng)真菌互惠共贏法：螞蟻與蚜蟲特殊捕食方法指猴蝦蟹狐鼬332021/7/22動物捕食類型與捕食策略追捕法：指猴蝦蟹狐鼬332021/7/最優(yōu)覓食理論邊際值原理捕食者在分布密度不均一的獵物斑塊中捕食，如何最大獲利？最佳停留時間與能量獲取率－邊際值最優(yōu)覓食者離開資源斑塊將有一個不變的標(biāo)準(zhǔn)－能量最大化自然界，絕大部分物種分布都是呈集團(tuán)分布，捕食者從一個斑塊轉(zhuǎn)移到另一斑塊的成本以及整個平均捕食獲利程度，捕食者如何分配覓食時間是一個微妙的問題。邊際值原理推理（1）資源斑塊內(nèi)停留時間長短；（2）資源斑塊間旅行時間；（3）整個環(huán)境質(zhì)量影響342021/7/22最優(yōu)覓食理論邊際值原理自然界，絕大部分物種分布都是呈集團(tuán)分布相同個體覓食對策理想自由分布相同覓食動物群在資源斑塊分布規(guī)律：最好的資源斑塊里分布覓食者最多；次好，次多；每一資源斑塊里覓食者數(shù)量最終會形成一種平衡，使得資源斑塊里的覓食者無論到哪個斑塊都只能獲得同樣的適合收益352021/7/22相同個體覓食對策理想自由分布352021/7/22捕食模型捕食模型（Lotka-Volterra模型）被捕食者：按種群增長模式捕食者：按種群增長模式N=被食者密度，t=時間，r1=內(nèi)稟增長率P=捕食者密度，t=時間，－r2=捕食者在沒有被食者時死亡率獵物方程ε=捕獲常數(shù)，P=捕食者密度，捕食者方程θ=捕食效率常數(shù)，P=捕食者密度，362021/7/22捕食模型捕食模型（Lotka-Volterra模型）捕食者：捕食模型二者其存在一個有限的空間捕食者和獵物的相遇，隨N和P增加而增加如果ε＝0，表示被食者完全地逃脫了捕食者θ是捕食者利用獵物而轉(zhuǎn)變?yōu)楦嗖妒痴咝实某?shù)372021/7/22捕食模型二者其存在一個有限的空間372021/7/22ECOSYSTEMLEVEL

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Groupofflyingfoxes動物群落生態(tài)學(xué)－概要382021/7/22ECOSYSTEMLEVEL

Eucalyptusfor群落生態(tài)學(xué)內(nèi)容1、群落的概念及基本特征相同時間聚集在一起一定地域或生境各種生物種群集合

[不同物種組成，相互關(guān)系，外貌和結(jié)構(gòu)，具一定功能，與環(huán)境相互關(guān)系，占一定空間和分界線，重要性不同，動態(tài)特征]特征：；(1)外貌；(2)優(yōu)勢度；(3)物種相對多度；(4)空間（垂直和水平）和時間格局（晝夜和季節(jié)相）

(5)物種多樣性2、群落結(jié)構(gòu)和成分外貌和生長型垂直結(jié)構(gòu)，地下結(jié)構(gòu)，水平格局，時間格局群落交錯區(qū)和邊緣效應(yīng)3、群落中物種多樣性物種多樣性及其測定：優(yōu)勢種，常見種，旗艦種，稀有種影響多樣性的因素：進(jìn)化時間，生態(tài)時間，空間異質(zhì)性，氣候穩(wěn)定定性，竟?fàn)幣c捕食物種多樣性與群落穩(wěn)定性392021/7/22群落生態(tài)學(xué)內(nèi)容1、群落的概念及基本特征392021/7/22群落生態(tài)學(xué)內(nèi)容（續(xù)）4、群落內(nèi)種間關(guān)連、相似性和排序群落的真實(shí)存在單位（超有機(jī)體，Braun-Blanquet,Clements等人）；群落是任意的組合（個體論，Ramensky,Gleason等人）相似系數(shù)測定與排序5、群落演替演替過程；類型；演替理論(氣候，抑制，忍耐)；頂極群落理論；周期性6、形成群落結(jié)構(gòu)的因素競爭、捕食、干擾、島嶼、空間異質(zhì)性、平衡與非平衡說7、群落定性和定量分析多度，頻度，蓋度，重要值，生物量，多樣性指數(shù)，相似系數(shù)，生態(tài)位寬度，梯度變化402021/7/22群落生態(tài)學(xué)內(nèi)容（續(xù)）4、群落內(nèi)種間關(guān)連、相似性和排序4020動物在群落中地位與作用群落是植物與動物的復(fù)雜聚合體19世紀(jì)以前，動物、植物群落是完全分開的植物的種類組成通常是大量的，較為連續(xù)的，年季間表現(xiàn)有規(guī)律動物生物量或數(shù)量相對植物少，傾向一個植被類型向另一個群落類型自由移動。動物與植物有許多重要的相互關(guān)系嚙齒動物對植物根系影響動物傳粉大型哺乳動物的啃食和踐踏影響動物分布取決于食物類型與棲息場所動物群落學(xué)習(xí)幾個要點(diǎn)412021/7/22動物在群落中地位與作用群落是植物與動物的復(fù)雜聚合體動物群落學(xué)--群落松散性和邊界的模糊性動物群落邊界難于劃分邊界，突出物種分布與物種關(guān)連過渡性強(qiáng)，群落過渡帶很寬，或難于界定固定群落，無明顯邊界性區(qū)分邊界，一般僅限于按生境劃分：如水生群落、森林、草原群落類型動物群落特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)松散性+邊界模糊性動物群落學(xué)習(xí)幾個要點(diǎn)422021/7/22--群落松散性和邊界的模糊性動物群落邊界動物群落學(xué)習(xí)幾個要點(diǎn)動物群落外貌和生活型動物群落外貌與季節(jié)相分層結(jié)構(gòu)：動物活動范圍大，生物量少，依靠食物和隱蔽所分層，如鳥類樹棲分層動物季節(jié)遷移，海拔垂直遷移動物有不同生活型有飛行的（蝙蝠），滑翔的（鼯鼠），旅泳的（海豹），穴居的（鼴），奔跑的（鹿）。動物群落與植物群落區(qū)別不決定陸地群落的外貎和物理結(jié)構(gòu)動物群落學(xué)習(xí)幾個要點(diǎn)432021/7/22動物群落外貌和生活型動物群落外貌與季節(jié)相動物群落學(xué)習(xí)幾個要點(diǎn)動物群落垂直結(jié)構(gòu)雖然動物活動性強(qiáng)，生物量低，但也有分層結(jié)構(gòu)鳥類分層現(xiàn)象昆蟲分層現(xiàn)象樹冠：鱗翅目、同翅目；樹干：鞘翅目，膜翅目；地被和枯枝落葉層：彈尾目，紡足目，步甲；地下土壤或植物根部：螻蛄、蟻科、許多昆蟲幼蟲水生動物分層現(xiàn)象群落中植物層次越多，動物的種類也越多動物群落學(xué)習(xí)幾個要點(diǎn)442021/7/22動物群落垂直結(jié)構(gòu)雖然動物活動性強(qiáng)，生物量低，但也有分層結(jié)構(gòu)動動物群落結(jié)構(gòu)影響因素竟?fàn)帲寒a(chǎn)生Guild群落（以同一方式利用相同資源）捕食：泛化種和特化種分化。中等程度的捕食壓力，提高群落物種多樣性干擾：出現(xiàn)抽彩式競爭，群落斷層（Gaps）易被周圍的任何一種動物侵入和占有；中度干擾有利于動物群落動物群落學(xué)習(xí)幾個要點(diǎn)452021/7/22動物群落結(jié)構(gòu)影響因素竟?fàn)帲寒a(chǎn)生Guild群落（以同一方式利用動物群落與食物鏈?zhǔn)澄镦滎愋湍敛菔澄镦湼呈澄镦溂纳澄镦準(zhǔn)澄镦滈L度假說能量假說：食物鏈每一級傳遞消耗很大能量，食物鏈不能無限延長，少有超過5、6個環(huán)節(jié)。動物群落學(xué)習(xí)幾個要點(diǎn)462021/7/22動物群落與食物鏈?zhǔn)澄镦滎愋蛣游锶郝鋵W(xué)習(xí)幾個要點(diǎn)462021/物種多樣性與穩(wěn)定性觀點(diǎn)一(MarcArehurandElton,1958)：多樣性高，食物鏈和食物網(wǎng)復(fù)雜，群落更穩(wěn)定增加物種數(shù)目，增加穩(wěn)定性三維的食物網(wǎng)比二維的食物網(wǎng)更穩(wěn)定觀點(diǎn)二(May,1972)：復(fù)雜系統(tǒng)只有在關(guān)聯(lián)度的某一臨界值內(nèi)穩(wěn)定；超過該值，系統(tǒng)就不穩(wěn)定。長食物鏈生態(tài)系統(tǒng)，或復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，一旦受到干擾，導(dǎo)致物種的急劇變化，恢復(fù)時間更長，群落會更不穩(wěn)定四個不同營養(yǎng)級，4個捕食者，4個被食者472021/7/22物種多樣性與穩(wěn)定性觀點(diǎn)一(MarcArehurand食物網(wǎng)與穩(wěn)定性研究表明，有10種魚類構(gòu)成的食物網(wǎng)，若移除一種物種，食物網(wǎng)發(fā)生巨大的變化482021/7/22食物網(wǎng)與穩(wěn)定性研究表明，有10種魚類構(gòu)成的食物網(wǎng)，若移除一種真實(shí)世界食物網(wǎng)如何?From《theinternationalMarineMammalAssociation》-觀察各物種間鏈接

估算食物網(wǎng)長度

準(zhǔn)確表述營養(yǎng)級食物網(wǎng)比我們想象要復(fù)雜！難于：492021/7/22真實(shí)世界食物網(wǎng)如何?From《theinternatio食物鏈一般規(guī)律長度群落食物網(wǎng)中物種數(shù)不超過33種，營養(yǎng)級不大于4級穩(wěn)定比例平均基位物種數(shù)、中位物種數(shù)、頂位物種數(shù)與物種總數(shù)維持一個恒定比例；不同食物鏈的鏈接數(shù)與物種數(shù)比例相當(dāng)不同食物鏈平均獵物和捕食者種數(shù)比例相當(dāng)穩(wěn)定502021/7/22食物鏈一般規(guī)律長度502021/7/22Someresultsoffoodwebs中位物種數(shù)最多512021/7/22Someresultsoffoodwebs中位物種數(shù)ArticleReadingNature16,Oct,2014作業(yè)：文章原文:在院FTP/文獻(xiàn)閱讀目錄下參考視頻：教學(xué)視頻/教學(xué)短片/522021/7/22ArticleReadingNature16,Oct,2謝謝！532021/7/22謝謝！532021/7/22注：文檔資料素材和資料部分來自網(wǎng)絡(luò)，如不慎侵犯了您的權(quán)益，請聯(lián)系文庫客服，我們將做刪除處理，感謝您的理解。注：文檔資料素材和資料部分來自網(wǎng)絡(luò)，如不慎侵犯了您的權(quán)益，請第五講動物種群和群落552021/7/22第五講動物種群和群落12021/7/22ECOSYSTEMLEVEL

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Groupofflyingfoxes動物種群生態(tài)學(xué)－概要回顧562021/7/22ECOSYSTEMLEVEL

Eucalyptusfor動物種群生態(tài)學(xué)要解決什么問題？種群定義不是個體上簡單的相加，有組織、有結(jié)構(gòu)的群體種群生態(tài)學(xué)研究什么？有多少？哪里多？哪里少？怎樣變動？為什會這樣變動？動物種群發(fā)生規(guī)律？吃什么？做什么？種群生態(tài)學(xué)核心問題動物種群動態(tài)572021/7/22動物種群生態(tài)學(xué)要解決什么問題？種群定義32021/7/22動物種群生態(tài)學(xué)內(nèi)容種群數(shù)量種群密度種群年齡（年齡分布，性比，生命表）種群空間分布（空間分布型，空間異質(zhì)性，集合種群）種群增長增長模型（內(nèi)稟增長能力，出生率，死亡率，種群增長率，遷出和遷入）數(shù)量變動（季節(jié)消長，不規(guī)則波動，周期性波動）調(diào)節(jié)機(jī)制（密度制約和非密度制約，氣候因素，種間因素，食物因素，種內(nèi)調(diào)節(jié)）種群相互作用競爭模型捕食模型（草食、捕食、寄生、共生）種群生存對策K對策orr對策？582021/7/22動物種群生態(tài)學(xué)內(nèi)容種群數(shù)量42021/7/22動物種群間相互作用種間競爭自然種群的競爭和生態(tài)位分化模型分析斑塊環(huán)境中的種間競爭與共存逃命共存隨機(jī)波動資源斑塊、聚集分布與物種空間分布592021/7/22動物種群間相互作用種間競爭52021/7/22動物種群間相互作用競爭與進(jìn)化捕食與被捕食捕食者與獵物的相互適應(yīng)捕食策略和功能反應(yīng)食譜寬度邊際值原理理想自由分布功能反應(yīng)和數(shù)量反應(yīng)602021/7/22動物種群間相互作用競爭與進(jìn)化62021/7/22種群增長模型種群增長模型離散增長模型增長率不變指數(shù)增長模型（Nt=λtN0）增長率變化指數(shù)增長模型（Nt+1=λNt

）連續(xù)增長模型“J”增長模型：dN/dt=rNLogistic增長模型：dN/dt=rN（K-N/K）具時滯種群增長模型具有年齡結(jié)構(gòu)增長模型（Leslie矩陣）種間競爭模型洛特卡－沃爾泰勒（Lotka-Volterra）模型種間捕食模型捕食者與被捕種群相互動態(tài)的數(shù)量模型612021/7/22種群增長模型種群增長模型72021/7/22動物種群增長模型種群增長模型離散增長模型增長率不變指數(shù)增長模型（Nt+1=λNt或

Nt=N0λt）增長率變化指數(shù)增長模型（Nt+1=[1.0-B(Nt-Neq)]Nt）連續(xù)增長模型“J”增長模型：dN/dt=rN“S”增長模型：dN/dt=rN（K-N/K）[Logistic方程]具時滯種群增長模型：Leslie矩陣模型:種間競爭模型洛特卡－沃爾泰勒（Lotka-Volterra）模型種間捕食模型捕食者與被捕種群相互動態(tài)的數(shù)量模型（壽命只有一年，一年繁殖一次）（世代有重疊）622021/7/22動物種群增長模型種群增長模型（壽命只有一年，一年繁殖一次）（具有時滯、增長率變化的離散增長模型Nt+1=[1.0-B(Nt-1-Neq)]Nt其中：Nt-1-Neq表示時滯效應(yīng)，Neq種群平衡密度L＝BNeq0<L<1，種群不產(chǎn)生振蕩1<L<2，種群減幅振蕩<2L<2.57，種群同期性振蕩L>2.57，種群無規(guī)律地混亂波動1、時滯離散增長模型632021/7/22具有時滯、增長率變化的離散增長模型1、時滯離散增長模型920具有時滯、有環(huán)境阻力的連續(xù)增長模型生殖時滯2、時滯連續(xù)增長模型

反應(yīng)時滯642021/7/22具有時滯、有環(huán)境阻力的連續(xù)增長模型生殖時滯2、時滯連續(xù)增長3、具有年齡結(jié)構(gòu)的種群增長模型Leslie矩陣假定：一定年齡的出生率和死亡率是固定不變公式出生個體數(shù)N0，t+1=f0n0t+f1n1t+f2n2t+……存活個體數(shù)n1,t+1=P0n0,t;n2,t+1=p1n1,t;n3,t+1=P2n2,t;……自然種群：具有年齡結(jié)構(gòu)、有環(huán)境容納量、有時滯、出生率和死亡率與年齡有關(guān)652021/7/223、具有年齡結(jié)構(gòu)的種群增長模型Leslie矩陣自然種群：具有矩陣列式表達(dá)

舉例說明662021/7/22矩陣列式表達(dá)舉例說明122021/7/22舉例假設(shè)有一種生物，其最長的壽命為15天，以5天為間隔分為一個年齡級，設(shè)為0,1,2年齡級的，出生率分別為0,25,12,而存活率為0.2,0.4和0，調(diào)查天，各年齡組的數(shù)量分別為40,5,10。請問第10天，第15天該種群是多少？672021/7/22舉例假設(shè)有一種生物，其最長的壽命為15天，以5天為間隔分1、年齡向量年齡級出生率存活率年齡級數(shù)量000.2401250.453120.0102、轉(zhuǎn)稱矩陣682021/7/221、年齡向量年齡級出生率存活率年齡級數(shù)量000.240125計算結(jié)果692021/7/22計算結(jié)果152021/7/22702021/7/22162021/7/22自然種群數(shù)量變動種群數(shù)量的季節(jié)消長如蒼蠅、蚊、嚙齒動物、鳥類種群數(shù)量的不規(guī)側(cè)波動和周期性波動種群數(shù)量的周期性波動不具周期性的數(shù)量不穩(wěn)定類型種群數(shù)量穩(wěn)定的類型712021/7/22自然種群數(shù)量變動種群數(shù)量的季節(jié)消長種群數(shù)量的周期性波動172動物種群間相互關(guān)系競爭捕食互利共生寄生1.只要動物物種出現(xiàn)在自然界中，面臨第一件事：捕食2.在生存過程中，面臨殘酷的競爭722021/7/22動物種群間相互關(guān)系競爭互利共生1.只要動物物種出現(xiàn)在自然界ABCompetition--物種相互影響InfluenceofSpeciesB+(positive)0(neutral/null)-(negative)ABAmensalism0-ABAntagonism(Predation/Parasitism)+-ABCommensalism+0ABNeutralism(Nointeraction)00ABCommensalism0+ABMutualism++ABAmensalism-0ABAntagonism(Predation/Parasitism)-+-0+種群間相互關(guān)系732021/7/22ABCompetition--物種相互影響Influence動物競爭種間競爭模型Lotka-Volterra方程：1925年美國科學(xué)家Lotak和1926年意大利科學(xué)家Volterra分別獨(dú)立提出。實(shí)驗例子Gause(1934)：大草履蟲(Parameciumcaudatum)、雙核小草履(P.aurelia)蟲、袋狀草履蟲(P.bur-saria)Tilman(1981)：星桿藻(Asterionellaformosa)、針桿藻(Synedraulna)742021/7/22動物競爭種間競爭模型實(shí)驗例子202021/7/22種間競爭模型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

k1、k2:兩競爭物種的環(huán)境負(fù)荷，r1,r2為生長率

α12:物種2的競爭系數(shù),2對1的競爭抑制作用;

α21: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,α12或N2等于0,α21或N1等于0;即呈S曲線.752021/7/22種間競爭模型種群競爭的理論模型k1、k2:兩競爭物種的環(huán)境種間競爭模型競爭物種個體數(shù)大小相互折算成當(dāng)量：

α:為物種2對物種1的競爭系數(shù)α=1時，N2個體對N1種群所有產(chǎn)生的競爭抵制效應(yīng)，與每個N1對自身種群所產(chǎn)生的相等α>1時，物種2的競爭抑制效應(yīng)比物種1的大α<1時，物種2的競爭抑制效應(yīng)比物種1的小

β:為物種1對物種2的競爭系數(shù)

情況同上762021/7/22種間競爭模型競爭物種個體數(shù)大小相互折算成當(dāng)量：竟?fàn)幗Y(jié)果種間竟?fàn)幩姆N結(jié)局甲勝乙乙勝甲穩(wěn)定平衡共存不穩(wěn)定平衡772021/7/22竟?fàn)幗Y(jié)果種間竟?fàn)幩姆N結(jié)局232021/7/22競爭結(jié)果競爭結(jié)果物種1能抑制物種2（K1>K2/β）物種1不能抑制物種2（K1<K2/β）物種2能抑制物種1（K2>K1/α）兩物種都有可能得勝（結(jié)果3）物種2總是得勝（結(jié)果2）物種2不能抑制物種1（K2<K1/α）物種1總是得勝（結(jié)果1）兩物種都不能抑制對方（結(jié)果4：穩(wěn)定平衡）782021/7/22競爭結(jié)果競爭結(jié)果物種1能抑制物種2物種1不能抑制物種2物種間競爭與共存逃命共存競爭弱者是擴(kuò)散與侵占的強(qiáng)者出現(xiàn)空斑塊的物種不是竟?fàn)幠芰?qiáng)的物種逃亡種傾向于首先侵占空白斑塊、定居下來，其它物種侵占速度較慢，一旦開始定居，逃亡種被競爭中排除，占新的空白斑塊公式表示強(qiáng)者：弱者：P為占有斑塊的比例，m:空斑塊侵占速率，e為斑塊滅絕速率1、競爭強(qiáng)者:不受竟?fàn)幷哂绊懀瑒討B(tài)方程與單物種的形式一致2、競爭弱者：只能侵占既無強(qiáng)者也無弱者的空白斑塊。792021/7/22種間競爭與共存逃命共存P為占有斑塊的比例，m:空斑塊侵占速率捕食與被捕食802021/7/22捕食與被捕食262021/7/22捕食經(jīng)典實(shí)驗Gause（1934）檢驗實(shí)驗：草履蟲與櫛毛蟲實(shí)驗812021/7/22捕食經(jīng)典實(shí)驗272021/7/22動物捕食與被捕食捕食的協(xié)同進(jìn)化捕食者：銳齒、利爪、毒牙、誘餌追擊、集體圍獵捕食者趨于提高發(fā)現(xiàn)、捕獲和取食獵物效率被捕食者：發(fā)達(dá)奔跑、保護(hù)色、警戒色、擬態(tài)、假死獵物趨于提高逃避、被捕食的效率例子：獵豹捕食與協(xié)同進(jìn)化822021/7/22動物捕食與被捕食捕食的協(xié)同進(jìn)化282021/7/22捕食者與被捕食者關(guān)系是在生態(tài)系統(tǒng)的長期進(jìn)化過程中形成的復(fù)雜的關(guān)系，形成彼此依賴性和難于分離的關(guān)系舉例：挪威雷鳥19世紀(jì)未，英國雷鳥作為狩獵鳥類大量捕殺猛禽雷鳥球蟲病和其它寄生蟲病大發(fā)生舉例：美國亞利桑那州黑尾鹿1905年保持1.4萬頭1907年捕殺美州獅和狼1918年上升4萬頭1925年10萬頭草場退化1927年下降到1萬頭832021/7/22捕食者與被捕食者關(guān)系是在生態(tài)系統(tǒng)的長期進(jìn)化過程中形成的復(fù)雜的捕食與被捕食類型和適應(yīng)捕食類型殺死（肉食動物）食草動物（草食動物吃植物部分）寄生同類相食捕食與被捕食的適應(yīng)精明的捕食者：在長期進(jìn)化過程中，逐漸發(fā)展成最優(yōu)覓食策略

842021/7/22捕食與被捕食類型和適應(yīng)捕食類型302021/7/22舉例1：海雀食海螺，高度：±5m，海雀選擇高度avg=5.23m±0.07能量分析：大海螺8.571J－消耗2.31J＝6.25J；中海螺凈收益1.28J舉例2：食物處理方式最佳能量獲取率852021/7/22舉例1：海雀食海螺，高度：±5m，海雀選擇高度avg=5動物捕食策略平衡能量得失能力，使能量攝入達(dá)到最大值，拒絕利潤低的食物食譜寬度搜尋者：花大量時間搜尋獵物，處理獵物時間短，采用拓寬食譜策略處理者：花大量時間處理獵物，搜尋獵物時間短，對獵物有高選擇性食物特化高生產(chǎn)力環(huán)境，傾向于處理者；低生產(chǎn)力條件下，傾向于更寬的食譜862021/7/22動物捕食策略平衡能量得失能力，使能量攝入達(dá)到最大值，拒絕利潤動物捕食類型與捕食策略追捕法：獵豹追捕瞪羚集體狩獵法：獅子、狼和獵狗座等伏擊法：例魚、貓科動物設(shè)陷阱捕食網(wǎng)捕（蜘蛛）誘餌捕食法：引誘誘捕深海魚類發(fā)光器官鷺鳥翅膀遮蓋抓魚獵蝽足分泌粘液粘獵物種植收獲法：切葉蟻培養(yǎng)真菌互惠共贏法：螞蟻與蚜蟲特殊捕食方法指猴蝦蟹狐鼬872021/7/22動物捕食類型與捕食策略追捕法：指猴蝦蟹狐鼬332021/7/最優(yōu)覓食理論邊際值原理捕食者在分布密度不均一的獵物斑塊中捕食，如何最大獲利？最佳停留時間與能量獲取率－邊際值最優(yōu)覓食者離開資源斑塊將有一個不變的標(biāo)準(zhǔn)－能量最大化自然界，絕大部分物種分布都是呈集團(tuán)分布，捕食者從一個斑塊轉(zhuǎn)移到另一斑塊的成本以及整個平均捕食獲利程度，捕食者如何分配覓食時間是一個微妙的問題。邊際值原理推理（1）資源斑塊內(nèi)停留時間長短；（2）資源斑塊間旅行時間；（3）整個環(huán)境質(zhì)量影響882021/7/22最優(yōu)覓食理論邊際值原理自然界，絕大部分物種分布都是呈集團(tuán)分布相同個體覓食對策理想自由分布相同覓食動物群在資源斑塊分布規(guī)律：最好的資源斑塊里分布覓食者最多；次好，次多；每一資源斑塊里覓食者數(shù)量最終會形成一種平衡，使得資源斑塊里的覓食者無論到哪個斑塊都只能獲得同樣的適合收益892021/7/22相同個體覓食對策理想自由分布352021/7/22捕食模型捕食模型（Lotka-Volterra模型）被捕食者：按種群增長模式捕食者：按種群增長模式N=被食者密度，t=時間，r1=內(nèi)稟增長率P=捕食者密度，t=時間，－r2=捕食者在沒有被食者時死亡率獵物方程ε=捕獲常數(shù)，P=捕食者密度，捕食者方程θ=捕食效率常數(shù)，P=捕食者密度，902021/7/22捕食模型捕食模型（Lotka-Volterra模型）捕食者：捕食模型二者其存在一個有限的空間捕食者和獵物的相遇，隨N和P增加而增加如果ε＝0，表示被食者完全地逃脫了捕食者θ是捕食者利用獵物而轉(zhuǎn)變?yōu)楦嗖妒痴咝实某?shù)912021/7/22捕食模型二者其存在一個有限的空間372021/7/22ECOSYSTEMLEVEL

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Groupofflyingfoxes動物群落生態(tài)學(xué)－概要922021/7/22ECOSYSTEMLEVEL

Eucalyptusfor群落生態(tài)學(xué)內(nèi)容1、群落的概念及基本特征相同時間聚集在一起一定地域或生境各種生物種群集合

[不同物種組成，相互關(guān)系，外貌和結(jié)構(gòu)，具一定功能，與環(huán)境相互關(guān)系，占一定空間和分界線，重要性不同，動態(tài)特征]特征：；(1)外貌；(2)優(yōu)勢度；(3)物種相對多度；(4)空間（垂直和水平）和時間格局（晝夜和季節(jié)相）

(5)物種多樣性2、群落結(jié)構(gòu)和成分外貌和生長型垂直結(jié)構(gòu)，地下結(jié)構(gòu)，水平格局，時間格局群落交錯區(qū)和邊緣效應(yīng)3、群落中物種多樣性物種多樣性及其測定：優(yōu)勢種，常見種，旗艦種，稀有種影響多樣性的因素：進(jìn)化時間，生態(tài)時間，空間異質(zhì)性，氣候穩(wěn)定定性，竟?fàn)幣c捕食物種多樣性與群落穩(wěn)定性932021/7/22群落生態(tài)學(xué)內(nèi)容1、群落的概念及基本特征392021/7/22群落生態(tài)學(xué)內(nèi)容（續(xù)）4、群落內(nèi)種間關(guān)連、相似性和排序群落的真實(shí)存在單位（超有機(jī)體，Braun-Blanquet,Clements等人）；群落是任意的組合（個體論，Ramensky,Gleason等人）相似系數(shù)測定與排序5、群落演替演替過程；類型；演替理論(氣候，抑制，忍耐)；頂極群落理論；周期性6、形成群落結(jié)構(gòu)的因素競爭、捕食、干擾、島嶼、空間異質(zhì)性、平衡與非平衡說7、群落定性和定量分析多度，頻度，蓋度，重要值，生物量，多樣性指數(shù)，相似系數(shù)，生態(tài)位寬度，梯度變化942021/7/22群落生態(tài)學(xué)內(nèi)容（續(xù)）4、群落內(nèi)種間關(guān)連、相似性和排序4020動物在群落中地位與作用群落是植物與動物的復(fù)雜聚合體19世紀(jì)以前，動物、植物群落是完全分開的植物的種類組成通常是大量的，較為連續(xù)的，年季間表現(xiàn)有規(guī)律動物生物量或數(shù)量相對植物少，傾向一個植被類型向另一個群落類型自由移動。動物與植物有許多重要的相互關(guān)系嚙齒動物對植物根系影響動物傳粉大型哺乳動物的啃食和踐踏影響動物分布取決于食物類型與棲息場所動物群落學(xué)習(xí)幾個要點(diǎn)95202