第三章 生命圈中的生態(tài)系統(tǒng)一

第三章生命圈中的生態(tài)系統(tǒng)2023/9/211學(xué)習(xí)層次：分子、原子（細(xì)胞的化學(xué)成分）細(xì)胞的亞顯微結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)生物個(gè)體種群群落宏觀微觀2023/9/212種群生態(tài)學(xué)一、生物種群的概念二、種群的基本特征三、種群的數(shù)量動(dòng)態(tài)及調(diào)節(jié)四、種群的種內(nèi)關(guān)系五、種群的種間關(guān)系2023/9/213第二節(jié)種群的特征及動(dòng)態(tài)種群（population)

在一定的空間和時(shí)間內(nèi)的同種生物個(gè)體的總和。種群雖然是由同種個(gè)體組成的，但種群內(nèi)個(gè)體不是孤立的，也不等于個(gè)體的簡單相加，而是通過種內(nèi)關(guān)系組成一個(gè)有機(jī)的統(tǒng)一整體。

要點(diǎn)：１、一定的空間：這個(gè)空間內(nèi)的同種生物與外界的個(gè)體隔離。２、一種生物的全部個(gè)體，個(gè)體之間相互聯(lián)系。2023/9/214種群和物種有何區(qū)別？種群是同一物種的個(gè)體集合，并且占有一定的地域或空間。同一物種可能有許多種群生活在不同的地區(qū)。

思考2023/9/215一個(gè)池塘中的全部魚是否是一個(gè)種群？一片森林中全部的蛇是否是一個(gè)種群？一片農(nóng)田中所有的蟲是否是一個(gè)種群？一塊稻田中所有的水稻是否是一個(gè)種群？一座山上所有的樹是否是一個(gè)種群？

2023/9/216種群具有以下四個(gè)特征。(一)數(shù)量特征

這是種群的最基本特征。種群是由多個(gè)個(gè)體所組成的，其數(shù)量大小受四個(gè)種群參數(shù)(出生率、死亡率、遷入率和遷出率)的影響，這些參數(shù)繼而又受種群的年齡結(jié)構(gòu)、性別比率、內(nèi)分布格局和遺傳組成的影響，從而形成種群動(dòng)態(tài)。(二)空間特征種群均占據(jù)一定的空間，其個(gè)體在空間上分布可分為聚群分布、隨機(jī)分布和均勻分布，此外，在地理范圍內(nèi)分布還形成地理分布。(三)遺傳特征既然種群是同種的個(gè)體集合，那么，種群具有一定的遺傳組成，是一個(gè)基因庫，但不同的地理種群存在著基因差異。不同種群的基因庫不同，種群的基因頻率世代傳遞，在進(jìn)化過程中通過改變基因頻率以適應(yīng)環(huán)境的不斷改變。

(四)系統(tǒng)特征種群是一個(gè)自組織、自調(diào)節(jié)的系統(tǒng)。它以一個(gè)特定的生物種群為中心，也以作用于該種群的全部環(huán)境因子為空間邊界所組成的系統(tǒng)。因此，應(yīng)從系統(tǒng)的角度，通過研究種群內(nèi)在的因子，以及生境內(nèi)各種環(huán)境因子與種群數(shù)量變化的相互關(guān)系，從而揭示種群數(shù)量變化的機(jī)制與規(guī)律。2023/9/217種群的空間特征

組成種群的個(gè)體在其生活空間中的位置狀態(tài)或空間布局叫做種群的空間特征或分布型。種群的空間分布一般可概括為三種基本類型：隨機(jī)分布、均勻分布和集群分布。均勻型隨機(jī)型集群型2023/9/218種群研究的核心問題是種群數(shù)量的變化

牧民在承包的草場上該放養(yǎng)多少只羊，既能保護(hù)草原，又能取得最好經(jīng)濟(jì)效益？怎樣控制害蟲數(shù)量，以防止蟲災(zāi)發(fā)生?2023/9/219

對(duì)于某水體中的魚，何時(shí)捕？捕撈多少？才能既不會(huì)使資源枯竭，又使資源得到充分利用?2023/9/2110種群的基本特征種群的群體特征種群密度絕對(duì)密度相對(duì)密度初級(jí)種群參數(shù)次級(jí)種群參數(shù)出生率死亡率遷入率遷出率年齡分布性比種群增長率種群有而個(gè)體沒有的特征2023/9/21111.種群密度種群密度種群的個(gè)體數(shù)量空間大?。娣e或體積）320人/平方公里；30萬株/畝相對(duì)密度、絕對(duì)密度種群密度很高種群密度一般種群密度較高2023/9/2112密度測定絕對(duì)密度（１）普查法：人口普查（２）取樣調(diào)查法：木本：１０m2草本或農(nóng)作物：１ｍ２動(dòng)物標(biāo)記重捕法相對(duì)密度先捕獲39只鼠并標(biāo)記，一段時(shí)間后，再重捕34只，其中一標(biāo)記的為15只，該地段原有總鼠數(shù)是多少？假定在重捕時(shí)間段內(nèi)，老鼠是無死亡，沒有受傷害，無遷入與遷出。2023/9/2113

（1）物種的個(gè)體大小——個(gè)體大的物種密度低。

（2）生存資源的供給能力——生存資源豐富的地方種群密度高。（3）周期性變化——環(huán)境條件的周期性變化引起種群密度周期性變化。如候鳥飛來時(shí)密度較高，飛走后密度為零。蚊子密度夏天高，冬天低……（4）外來干擾——如農(nóng)田中灑農(nóng)藥后害蟲因大量死亡而密度很快下降……（5）天敵數(shù)量的變化——如貓?jiān)龆鄬?dǎo)致鼠密度下降；青蛙增多導(dǎo)致害蟲減少……（6）偶然因素——如流行病、水災(zāi)、旱災(zāi)……影響種群密度的主要因素2023/9/21142.出生率和死亡率（1）概念：在單位時(shí)間內(nèi)新產(chǎn)生（或死亡）的個(gè)體數(shù)目占該種群個(gè)體總數(shù)的比率。（2）表達(dá)方式：通常以a％表示（3）舉例說明：例如1983年我國平均每10萬人口出生1862個(gè)孩子，該年度人口出生率為1.862％（4）意義：出生率和死亡率是種群數(shù)量及密度改變的直接表現(xiàn)。種群的內(nèi)部和外界因素影響都以改變出生率和死亡率來體現(xiàn)。

出生率和死亡率是影響種群密度的根本原因2023/9/21153.遷入率和遷出率（1）概念：在單位時(shí)間內(nèi)遷入（或遷出）的個(gè)體數(shù)目占該種群個(gè)體總數(shù)的比率。（2）意義：遷入率和遷出率在研究城市人口變化中具有重要意義

遷入率和遷出率也決定了種群密度的大小。2023/9/21164.種群的年齡結(jié)構(gòu)增長型穩(wěn)定型衰退型老年個(gè)體數(shù)成體數(shù)幼體數(shù)分析年齡結(jié)構(gòu)的有用方法是利用年齡錐體（agepyramid）或稱年齡金字塔。它是從下到上的一系列不同寬度的橫柱作成的圖。橫柱高低位置表示幼年到老年的不同年齡組，橫柱的寬度表示各個(gè)年齡組的個(gè)體數(shù)或其所占的百分比。不同年齡組的個(gè)體在種群內(nèi)的比例和配置情況2023/9/2117增長型年齡組成老年成年幼年①增長型：特點(diǎn)是幼年個(gè)體大量成長為成年產(chǎn)生后代，老年個(gè)體死亡的少，出生率高于死亡率，種群的個(gè)體數(shù)越來越多。2023/9/2118②穩(wěn)定型：特點(diǎn)是各年齡期的個(gè)體數(shù)比例適中。在一定時(shí)期內(nèi)出生的新個(gè)體數(shù)接近衰老死亡的個(gè)體數(shù)。種群中個(gè)體數(shù)目保持相對(duì)穩(wěn)定。穩(wěn)定型年齡組成老年成年幼年2023/9/2119③衰退型：特點(diǎn)是老年期個(gè)體數(shù)目較多而幼年期的個(gè)體數(shù)目偏少。新出生的個(gè)體不能補(bǔ)償衰老死亡的個(gè)體數(shù)。種群密度越來越小。衰退型年齡組成老年成年幼年2023/9/2120類型種群構(gòu)成特點(diǎn)發(fā)展趨勢增長型幼年個(gè)體很多，老年個(gè)體很少種群密度會(huì)越來越大穩(wěn)定型各年齡期的個(gè)體數(shù)目比例適中種群密度在一段時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定衰退型老年個(gè)體很多，幼年個(gè)體很少種群密度會(huì)越來越小幾種年齡型種群的特點(diǎn)

（3）年齡組成的意義：可以預(yù)測種群密度的變化方向或發(fā)展動(dòng)態(tài)2023/9/21211974年墨西哥和美國人口的年齡結(jié)構(gòu)2023/9/21221982年河北省人口的年齡結(jié)構(gòu)2023/9/21235.性別比例（1）概念：種群中雄性個(gè)體和雌性個(gè)體所占的比例（2）類型：（一般分三種類型）①雌雄相當(dāng)型②雌多雄少型③雌少雄多型2023/9/2124①雌雄相當(dāng)型：特點(diǎn)是雌性和雄性個(gè)體數(shù)目大體相等。這種類型多見于高等動(dòng)物。2023/9/2125②雌多雄少型：特點(diǎn)是雌性個(gè)體顯著多于雄性個(gè)體。這種類型常見于人工控制的種群及海豹等群體動(dòng)物。怎么理解人工控制的種群雌性多于雄性？是因?yàn)槿藗優(yōu)榱双@得蛋、奶等禽畜副產(chǎn)品而選擇控制的效果2023/9/2126蜂群中幾百只雄蜂，一只蜂王和幾十萬只工蜂都是雌蜂。蜂群是否屬于雌多雄少型的種群？不是。因?yàn)楣し錄]有生育能力。2023/9/2127③雌少雄多型：特點(diǎn)是雄性個(gè)體明顯多于雌性個(gè)體。這種類型較為罕見。如家白蟻、蜜蜂等營社會(huì)性生活的動(dòng)物。（4）性別比例的應(yīng)用：利用人工合成的性引誘劑誘殺某種害蟲的雄性個(gè)體，破壞害蟲種群正常的性別比例，從而達(dá)到殺蟲效果。（3）性別比例的意義：影響種群密度的變動(dòng)。性別比例為何能影響種群密度？

2023/9/21286.種群增長率

（出生率+遷入率）-（死亡率+遷出率）2023/9/2129種群小結(jié)概念：特征在一定的空間和時(shí)間內(nèi)的同種生物個(gè)體的總和。種群密度：單位空間內(nèi)某種群的個(gè)體數(shù)量。年齡組成：種群中各年齡期個(gè)體所占比例。性別比例：種群中雄性個(gè)體和雌性個(gè)體所占的比例。

出生率：種群中單位數(shù)量個(gè)體在單位時(shí)間內(nèi)

(死亡率)出生（死亡）的新個(gè)體數(shù)。

遷入率：種群在單位時(shí)間內(nèi)遷入（遷出）的（遷出率）個(gè)體，占該種群個(gè)體總數(shù)的比率。

2023/9/2130種群數(shù)量變化是種群研究的核心問題，種群密度是種群的重要特征。出生率和死亡率、年齡組成，性別比例以及遷人和遷出等都可以影響種群的數(shù)量變化。出生率和死亡率、遷入和遷出是決定種群數(shù)量變化的主要因素年齡組成是預(yù)測種群數(shù)量變化的主要依據(jù)。2023/9/2131種群密度遷移率、遷入率出生率、死亡率決定密度大小種群數(shù)量直接影響年齡組成預(yù)測變化趨勢性別比例影響密度大小外界環(huán)境決定種群個(gè)體數(shù)目變動(dòng)的關(guān)系圖2023/9/2132種群密度種群數(shù)量遷入率遷出率年齡組成性別比例出生率和死亡率直接影響決定大小直接影響預(yù)測方向直接影響影響變動(dòng)直接影響直接影響種群各特征之間的關(guān)系2023/9/21331、種群是指———————————————————————————————。

2、下列因素能引起種群密度增大的有—————————。A、種群中幼年個(gè)體增多B、種群性別比例改變

C、環(huán)境中水熱條件適宜D、種群中幼年個(gè)體減少

E、環(huán)境中天敵增多F、環(huán)境中陽光不足G、寄生生物增多H、寄生生物減少

3、下列各項(xiàng)屬于種群的有——————————。

Ａ、一片森林中的全部蕨類Ｂ、一口池塘中全部鯽魚Ｃ、一個(gè)農(nóng)戶種的所有水稻Ｄ一個(gè)狼群

在一定的空間和時(shí)間內(nèi)的同種生物個(gè)體的集合ACHＢＤ

2023/9/21344、近幾十年來，我國東部沿海城市人口密度急劇增長，造成這一現(xiàn)象的主要原因是（）A.年齡組成呈增長型B.性別比例適當(dāng)C.遷入率大于遷出率D.出生率大于死亡率5、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常用人工合成的性引誘劑誘殺害蟲的雄性個(gè)體，使之不能與雌蟲個(gè)體交尾，致使害蟲的種群密度（）A.明顯下降B.明顯上升C.保持穩(wěn)定D.越來越大

6、在一塊草原上有8戶牧民，每戶牧民各養(yǎng)了一群羊，其中有6戶養(yǎng)的是綿羊，有2戶養(yǎng)的是山羊，這塊草原上的8群羊是（）

A.六個(gè)種群B.一個(gè)種群

C.兩個(gè)種群D.八個(gè)種群

CAC2023/9/21357.預(yù)測一個(gè)國家或地區(qū)的人口數(shù)量未來動(dòng)態(tài)的信息主要來自于（）A．現(xiàn)有人口數(shù)量和密度B．目前的年齡組成C．男女之間的性別比例D．出生率、死亡率和遷移率B2023/9/2136生命表各年齡開始的存活率lx①存活曲線②死亡率曲線③生命期望2023/9/2137①存活曲線（A型、B型、C型）存活率年齡A型：為凸型存活曲線，表示種群在接近于生理壽命之前，只有個(gè)別死亡，即幾乎所有個(gè)體都能達(dá)到生理壽命。死亡率直到末期才升高。哺乳動(dòng)物、人、許多一年生植物

2023/9/2138①存活曲線（A型、B型、C型）B型：呈對(duì)角線的存活曲線。表示各年齡期的死亡率是相等的。鳥類年齡存活率2023/9/2139①存活曲線（A型、B型、C型）C型：為凹型的存活曲線。表示幼體的死亡率很高，以后的死亡率低而穩(wěn)定。許多海洋魚類、海產(chǎn)無脊椎動(dòng)物及寄生蟲年齡存活率2023/9/2140存活曲線類型2023/9/2141生命表各年齡開始的存活率lx①存活曲線②死亡率曲線③生命期望2023/9/2142生命表動(dòng)態(tài)生命表（dynamiclifetable)：觀察同一時(shí)間出生的生物的死亡或存活動(dòng)態(tài)過程而獲得的數(shù)據(jù)所作的生命表。靜態(tài)生命表(staticlifetable或timespecificlifetable)根據(jù)某一特定時(shí)間對(duì)種群的年齡結(jié)構(gòu)調(diào)查結(jié)果所作的生命表。綜合生命表在上述生命表的基礎(chǔ)上，增加出生率mx的數(shù)據(jù)。2023/9/2143保留了lx（存活率），增加了mx欄：各年齡的出生率。存活率與出生率的乘積累加為凈生殖率(netreproductiverate)，以R0表示。R0還代表種群世代凈增值率。綜合生命表2023/9/2144種群增長率（r）凈增殖率只反映某一種群的平均壽命，對(duì)種群間沒有比較，故引入種群增長率（r）的概念；（T表示世代時(shí)間）要降低增長率，有兩個(gè)途徑：一是降低R，二是提高T。2023/9/2145種群增長的基本模式與密度無關(guān)的種群增長模型與密度有關(guān)的種群增長模型①種群離散增長模型②種群連續(xù)增長模型③增長曲線：J型①邏輯斯諦方程②增長曲線：S型2023/9/2146（一）種群在無限環(huán)境中的指數(shù)增長1.世代不相重疊種群的離散增長模型：

Nt+1=λNt或Nt=N0λt

周期增長率λ是種群增長中有用的參數(shù)。從理論上講，λ有以下四種情況：

λ＞1種群上升

λ=1種群穩(wěn)定

0＜λ＜1種群下降

λ=0種群無繁殖現(xiàn)象，且在下一代中滅亡。2023/9/2147如初始種群N0=10，N1=200，即一年增加20倍（λ=N1／N0=20），若種群在無限環(huán)境中年復(fù)一年地增長即

N0=10

N1=N0λ=10×20=200（10×201）

N2=N1λ=200×20=4000（10×202）

N3=N2λ=4000×20=80000（10×203）

…

Nt+1=λNt或Nt=N0λt

λ表示種群為前一年20倍的速率增長，這種增長形式為指數(shù)增長或幾何級(jí)數(shù)式增長。

2023/9/21482.世代重疊種群的連續(xù)增長模型式中：e—自然對(duì)數(shù)的底；

r—瞬時(shí)增長率2023/9/2149瞬時(shí)增長率r與周限增長率λ間的關(guān)系，其關(guān)系式是：λ=er或r＝lnλ

利用該模型可以進(jìn)行下述計(jì)算：

由N0年的生物數(shù)量計(jì)算Nt年的數(shù)量計(jì)算瞬時(shí)增長率r；計(jì)算周期增長率λ2023/9/2150（二）種群在有限環(huán)境中的邏輯斯諦增長自然種群不可能長期地按幾何級(jí)數(shù)增長。當(dāng)種群在一個(gè)有限空間中增長時(shí)，隨著密度的上升，對(duì)有限空間資源和其它生活條件利用的限制，種內(nèi)競爭增加，必然要影響到種群的出生率和死亡率，從而降低了種群的實(shí)際增長率，一直到停止增長，甚至使種群下降。種群在有限環(huán)境條件下連續(xù)增長的一種最簡單的形式是邏輯斯諦增長（logisticgrowth）。邏輯斯諦增長又稱為阻滯增長。2023/9/2151（1）假設(shè)環(huán)境條件允許種群有一個(gè)最大值，此值稱為環(huán)境容納量或負(fù)荷量（carryingcapcity），常用“K”表示，當(dāng)種群大小達(dá)到K值時(shí)，種群則不再增長，即dK／dt＝0。（