大學課程種群生態(tài)學課件

1第三章種群生態(tài)學1第三章種群生態(tài)學2主要內容3.1種群的概念3.2種群動態(tài)3.3種群的遺傳與進化3.4種內與種間關系2主要內容3.1種群的概念33.1種群的概念33.1種群的概念4

界門綱目科屬

種生物分類階元種（species）是由種群所組成的生殖單元（和其它單元生殖上隔離著），它在自然界占有一定的生境地位，在宗譜線上代表一定的分支”4界生物分類階元種（species）是由種群所組成的生殖5種群（population）是在特定的時期內占有特定空間，具有潛在雜交能力的同種生物個體的集合。該定義表示種群具有時、空特征，占有一定的領域，是同種個體通過種內關系組成的一個統(tǒng)一體或系統(tǒng)（具有數(shù)量特征），同時，又具有遺傳特征population一詞源于拉丁語populus，原意為人群，在昆蟲學中譯為蟲口，分類學譯為居群，生態(tài)學家普遍譯為種群

進化生物學中，種群是一個演化單位；生態(tài)學中，種群是生物群落的基本組成單位5種群（population）是在特定的時期內占有特定空間，6?The

differencesbetweenthespeciesandpopulation一個物種指的是不存在生殖隔離（即能夠交配并且產生可育后代）的全部生物。這些生物可以是不同地域的，之間可以沒有任何聯(lián)系。如兩個不連通的湖泊中的鯉魚可以稱作是一個物種。種群指的是一定地域范圍內同一物種個體的總和，這些個體不能僅僅是機械地聚集在一起，個體之間應該存在聯(lián)系（如互相交配，有一定的社會組織關系）。例如一座山上有三群狼，屬于同一物種；但這三群狼各自獨立生活，各有自己的領地，有各自的首領，那就是三個種群6?The

differencesbetweenthe7種群的例子7種群的例子8種群可以由單體生物或構件生物組成單體生物(unitaryorganism)：個體由一個受精卵直接發(fā)育而成，各個個體保持基本一致的形態(tài)結構，哺乳類、鳥類、兩棲類和昆蟲都是單體生物構件生物(modularorganism)：受精卵首先發(fā)育成一整套構體或構件，然后發(fā)育成更多的構件形態(tài)、發(fā)育不可預測，如一株樹有許多樹枝一般高等植物、海綿、水螅和珊瑚是構件生物；大多數(shù)動物屬于單體生物8種群可以由單體生物或構件生物組成9種群生態(tài)學研究種群的數(shù)量、分布以及種群與其棲息環(huán)境中非生物因素和其他生物種群之間的相互作用9種群生態(tài)學研究種群的數(shù)量、分布以及種群與其棲息環(huán)境中

種群生態(tài)學

種群遺傳學（研究種群的遺傳過程）種群生物學20世紀60年代提出，對兩獨立分支學科進行整合研究意義：種群既反映了其個體特征，也反應了它所構成的群落的特征；而種群的研究既有利于個體研究的深化，又是群落和生態(tài)系統(tǒng)研究的基礎。研究種群的結構、形成、發(fā)展和運動變化過程規(guī)律的科學研究種群內各成員之間、及其與其他種群成員之間、以及它們與周圍環(huán)境中的生物和非生物因素之間的相互關系種群生物學20世紀60年代提出，對兩獨立分支學科進行整合研究113.2種群動態(tài)3.2.1種群的密度與分布3.2.2種群統(tǒng)計學3.2.3種群增長模型3.2.4自然種群的數(shù)量變動3.2.5種群的調節(jié)113.2種群動態(tài)3.2.1種群的密度與分布12種群的大小和密度種群的數(shù)量統(tǒng)計（動態(tài)）種群的空間結構（靜態(tài)）3.2.1種群的密度與分布12種群的大小和密度3.2.1種群的密度與分布13種群的大小和密度大?。簜€體數(shù)量或生物量、能量密度：單位面積或體積、生境中的個體數(shù)量或生物量、能量。大體可分為絕對密度和相對密度兩種。絕對密度指實有個體數(shù)，而相對密度只能獲得表示數(shù)量高低的相對指標構件生物的密度統(tǒng)計：個體數(shù)和構件數(shù)13種群的大小和密度大?。簜€體數(shù)量或生物量、能量14種群數(shù)量統(tǒng)計首先要確定研究種群的邊界，再進行統(tǒng)計。估計方法：總數(shù)量調查法：在某一面積的同種個體數(shù)目。樣方法：在若干樣方中計算全部個體，以其平均值推廣來估計種群整體。樣方需要有代表性并隨機取樣。標記重捕法：對移動位置的動物，在調查樣地上，捕獲一部分個體進行標志，經一定期限進行重捕。根據(jù)重捕取樣中標志比例與樣地總數(shù)中標志比例相等的假定，來估計樣地中被調查的動物總數(shù)。14種群數(shù)量統(tǒng)計首先要確定研究種群的邊界，再進行統(tǒng)計。大學課程種群生態(tài)學課件16草原樣方法16草原樣方法1717Animalstatisticalmethods-mark-recapture

（針對動物不斷移動位置，難以直接統(tǒng)計）在調查樣地上，捕獲一部分個體進行標記后釋放，經過一定時期后進行重新捕獲。假定重捕取樣中標志個體的比例與樣地總數(shù)中標志個體的比例相等，來估計養(yǎng)地中被調查動物的總數(shù)

N(樣地個體總數(shù))：M(標志數(shù)）=n（重捕個體數(shù)）

:m（重捕樣本中標記的個體數(shù)）

M×n

N=

m缺陷：①捕獲過的動物較難或更易捕獲；②標記動物不均勻分布；③標記方法不當，標記動物死亡率高。

缺陷：①捕獲過的動物較難或更易捕獲；②標記動物不均勻分布；③19種群的空間結構內分布型：組成種群的個體在其生活空間中的狀態(tài)或布局類型：隨機的、均勻的、成群的原因：資源、繁殖體、行為內分布型的檢驗：方差/平均數(shù)比法樣方大小對格局的影響19種群的空間結構內分布型：組成種群的個體在其生活空間中的狀20樣方中個體平均數(shù)與方差的計算方法m＝∑fx/NS2＝[∑fx2＋(∑fx)2/N]/(N-1)x--為樣方中的個體數(shù)f--為出現(xiàn)的頻率N--為樣方總數(shù)20樣方中個體平均數(shù)與方差的計算方法m＝∑fx/N21種群的分布格局個體可能呈隨機、均勻和聚集分布等格局；在大尺度上，種群的個體則是聚積分布的。均勻分布：S2／m=0(S2樣方個體數(shù)的方差，m為樣方個體的平均數(shù))—原因：種群內個體間的競爭。隨機分布：S2／m=1--原因：資源分布均勻，種群內個體間沒有彼此吸引或排斥。成群分布：S2／m>1--原因：資源分布不均勻；種子植物以母株為擴散中心；動物的社會行為使其結群。21種群的分布格局個體可能呈隨機、均勻和聚集分布等格局；在大22種群的內分布型22種群的內分布型23隨機分布每一個體在種群領域中各個點上出現(xiàn)的機會是相等的，并且某一個體的存在不影響其他個體的分布。隨機分布比較少見，因為在環(huán)境資源分布均勻，種群內個體間沒有彼此吸引或排斥的情況下，才產生隨機分布當一批植物(種子繁殖)首次入侵裸地上，常形成隨機分布，但要求裸地的環(huán)境較為均一23隨機分布每一個體在種群領域中各個點上出現(xiàn)的機會是相等的24均勻分布種群內的各個體在空間的分布呈等距離的分布格局。如人工林原因：種群內個體間的競爭森林中植物為競爭陽光(樹冠)和土壤中營養(yǎng)物(根際)沙漠中植物為競爭水分優(yōu)勢種呈均勻分布而使其伴生植物也呈均勻分布地形或土壤物理形狀的均勻分布使植物呈均勻分布24均勻分布種群內的各個體在空間的分布呈等距離的分布格局。如25成群分布成群分布：種群內個體在空間分布極不均勻，呈塊狀或呈簇、成群分布原因：微地形的差異：植物適于某一區(qū)域生長，而不適于另外區(qū)域生長繁殖特性所致：種子不易移動而使幼樹在母樹周圍或無性繁殖動物和人為活動的影響資源分布和動物的社會行為25成群分布成群分布：種群內個體在空間分布極不均勻，呈塊狀或26TheeffectofquadratesizeTheeffectofquadratesizeontheanalysisofdispersion(a)實際分布(b)大塊的樣方，結果呈現(xiàn)是clumped(c)小塊的樣方，結果呈現(xiàn)的是random26TheeffectofquadratesizeT273.2.2種群統(tǒng)計學種群統(tǒng)計的基本指標年齡、時期結構和性比生命表、存活曲線和種群增長率273.2.2種群統(tǒng)計學種群統(tǒng)計的基本指標28種群統(tǒng)計的基本指標種群密度初級種群參數(shù)出生率(natality)：最大出生率（生理~）和實際出生率（生態(tài)~）死亡率(mortality)：最低死亡率（生理~）和實際死亡率（生態(tài)~）遷入和遷出次級種群參數(shù)年齡、時期結構性比種群增長率28種群統(tǒng)計的基本指標種群密度

出生率：(Natality)

生理出生率（最大出生率）：（Maximumnatality）

——種群理想條件下所達到的最大出生量

生態(tài)出生率（實際出生率）：（Realizednatality）

——一定時期內有限因子控制下種群實際繁殖的個體數(shù)影響出生率的因素：性成熟速度、繁殖力、繁殖次數(shù)、胚胎期、孵化期、繁殖年齡長短等。影響出生率的因素：性成熟速度、繁殖力、繁殖次數(shù)、胚胎期、孵化

Thefactorswhichinfluencenatality：（1）Rateofsexualmaturation性成熟速度

人、猿10-15年熊4年黃鼠10個月甲殼類動物幾天（2）Thenumberofbreedingbabyeverytime每次產仔數(shù)

靈長類、蝙蝠、鯨1子/胎海洋魚類每次產卵數(shù)萬~數(shù)十萬粒（3）Thenumberofreproductiveeachyear每年生殖次數(shù)

Whales,elephants2-3年生殖一次蝙蝠1年1次大馬哈魚產卵一生1次田鼠1年4~5窩Thefactorswhichinfluencen法國生物學家——布佛提出“壽命系數(shù)”的概念，他認為壽命約為生長期的5-7倍，相當性成熟期8-10倍。對于哺乳動物該規(guī)律還有些近似，對于其它動物則相差甚遠

壽命與生長期、性成熟期的關系

*指生物體從生命開始到已具備產生新個體能力的時間。**壽命與性成熟期的比值法國生物學家——布佛提出“壽命系數(shù)”的概念，他認為壽命約為生PNAS：雌性性成熟推遲與壽命延長有關美國杰克遜實驗室

——建立IGF1激素水平較低的小鼠系，這些小鼠比其他品系小鼠的存活時間更長研究人員認為——IGF1可能同時調節(jié)雌性性成熟和壽命。研究顯示，攜帶特殊基因突變的野生源小鼠系性成熟會延遲發(fā)現(xiàn)1個參與控制性成熟的基因Nrip1，能通過控制IGF1激素水平來影響壽命發(fā)表在2012年5月7日的PNASPNAS：雌性性成熟推遲與壽命延長有關美國杰克遜實驗室發(fā)表在幼態(tài)持續(xù)幼態(tài)持續(xù)——“保持幼年”或“通過發(fā)展遲滯而保持胚胎或青少年的特征”.幼態(tài)延續(xù)的生物學意義：是一個物種進化與否的重要標志。幼態(tài)延續(xù)期越長，占預期壽命總時間比例越大，則物種越進化，即發(fā)育越慢越進化。動物的幼態(tài)延續(xù)：

——貓狗豬羊，動物發(fā)育都很快，一般1-2年就能生育，比其壽命（約20年），發(fā)育時間實在太短，發(fā)育太快人類的幼態(tài)延續(xù)：

——人類的發(fā)育期占總壽命的1/4還多，所以人最進化。不同人種之間差別：東亞人發(fā)育最慢。黑人是發(fā)育最快。白人居中。發(fā)育好發(fā)育快卻正是不夠進化的表現(xiàn)！

幼態(tài)持續(xù)時間越長，個體智商越高幼態(tài)持續(xù)幼態(tài)持續(xù)——“保持幼年”或“通過發(fā)展遲滯而保持胚胎或

死亡率：(mortality)

生理死亡率（最小死亡率）

——最適條件下所有個體都因衰老死亡時的死亡率。每個個體都能活到其生理壽命

生態(tài)死亡率（實際死亡率）

——一定條件下的實際死亡率。除少數(shù)衰老死亡的個體外，多數(shù)個體因饑餓、疾病、競爭、被捕食、寄生、意外事故等死亡

幼鳥死亡率最大：4個鳥蛋中平均僅1個走完生命全程死亡率：(mortality)大學課程種群生態(tài)學課件大學課程種群生態(tài)學課件大學課程種群生態(tài)學課件38年齡、時期結構和性比年齡結構年齡錐體(年齡金字塔)(Agepyramid)性比

(sexratio)38年齡、時期結構和性比年齡結構39年齡結構的三種類型增長型種群：基部寬，頂部狹。表示種群有大量幼體而老年個體較小，反映該比較年輕并且種群的出生率大于死亡率，是迅速增長的種群。穩(wěn)定型種群：大致呈鐘型，從基部到頂部具有緩慢變化或大體相似的結構，說明幼年個體和中老年個體數(shù)量大致相等，出生率與死亡率大致相等，種群數(shù)量處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。下降型種群：呈壺型，基部比較狹、而頂部比較寬。表示種群中幼體比例很小而老體個體的比例較大，種群的死亡率大于出生率。說明種群數(shù)量趨于下降，為衰退種群。39年齡結構的三種類型增長型種群：基部寬，頂部狹。表示種群有40繁殖期40繁殖期41年齡錐體41年齡錐體

世界主要國家（地區(qū)）人口年齡結構

世界主要國家（地區(qū)）人口年齡結構大學課程種群生態(tài)學課件44不同國家的年齡結構44不同國家的年齡結構大學課程種群生態(tài)學課件46性比性比第一性比第二性比第三性比性比種群出生率的影響一雄一雌(♂♀)：1000只鳥♂/♀=6:4，約各一半一雄多雌(♂♀♀)：♀比♂多幾倍，不影響出生率一雌多雄(♀♂♂)：♀比♂多幾倍，影響出生率46性比性比47生命表、存活曲線和種群增長率生命表生命表的類型生命表的作用和格式綜合生命表存活曲線種群增長率和內稟增長率47生命表、存活曲線和種群增長率生命表未完待續(xù)……48未完待續(xù)……4849生命表的類型動態(tài)生命表同生群（cohort）生命表水平生命表同生群和同生群分析靜態(tài)生命表特定時間生命表垂直生命表動態(tài)生命表與靜態(tài)生命表比較49生命表的類型動態(tài)生命表50生命表50生命表51生命表的作用和格式作用綜合評定種群各年齡組的死亡率和壽命預測某一年齡組的個體能活多少年不同年齡組的個體比例情況51生命表的作用和格式作用52格式nx=在x期開始時的存活數(shù)lx=在x期開始時的存活率：lx=nx/n0dx=從x到x+1的死亡數(shù)(dx

=nx–nx+1)；qx:從x到x+1的死亡率

(qx