生態(tài)學-4-種群生活史

Ecology

生態(tài)學CollegeofLifeScience,SichuanNormalUniversity種群生活史LifeHistoriesofPopulation2Content生活史概述個體大?。⊿ize），生長率（growthrate）、繁殖（reproduction）和壽命（longevity）和擴散（dispersal）。繁殖成效繁殖價值，親本投資，繁殖成本繁殖格局一次繁殖和多次繁殖，生活年限與繁殖繁殖策略r選擇和K選擇R-、C-、S-選擇的生活史式樣性選擇植物的選擇受精,動物的性選擇31.生活史概述生物從出生到死亡所經(jīng)歷的全部過程。生活史的關(guān)鍵組合是個體大?。╯ize），生長率（growthrate）、繁殖（reproduction）和壽命（longevity）。41.生活史概述從微生物—大型動植物都有生活史；所有生物都要經(jīng)歷出生-生長-分化-繁殖-衰老-死亡的過程；有些生物一生繁殖多次；有些植物一生僅繁殖一次（如：箭竹）。水蜥蜴的生活史51.生活史概述60-70a152a1200a動物界生活史跨度存在很大的范圍（10000倍以上）佛澤瑞尾鳉-42d

蝦虎魚-59d

6巨桉3-4w3m1700a2000a3000a植物界生活史跨度接近40000倍短命菊木賊71.1個體大小指有機體最明顯的表面形狀，不但不同類群大小各異，即使在同一種群的不同個體之間，個體大小都有或大或小的變化。地球上生物的個體大小差異很大；個體大：在生境中調(diào)節(jié)能力強；在種間競爭能力強；捕食能力強；生活期長；繁殖時間長；個體?。簤勖?；世代更新快；遺傳變異快；進化速度快；生態(tài)可塑性大；8體型效應(yīng)生物有機體的體型橫跨一個巨大的范圍.在長度上，從1微米長的細菌到100米高的紅杉（不包括根）

跨度達到8個數(shù)量級；

即使在同一類群中，也存在很大的跨度范圍。9北美哺乳動物、鳥類、淡水魚類的頻數(shù)分布10體型大小對生活史有重要影響，這種影響可能是生態(tài)上的，也可能是生理方面的；生物總的食物需求隨個體大小增加，但每克體重對食物的需求下降；大的生物個體具有較低的被捕食風險；較大的生物通常具有較長的壽命，也有較長的世代間隔，這些特點影響了生物進化與自然選擇的潛在速率。體型效應(yīng)11100克假說哺乳動物體型分布在體重100g左右頻數(shù)最大.100g代表哺乳動物最優(yōu)化體型。優(yōu)化的體型在下列兩種限制之間取得平衡：.能量獲取隨體重增加呈指數(shù)（0.75）增加能量轉(zhuǎn)化到后代的效率為體重的負指數(shù)（-0.25）函數(shù).12體重100g左右的哺乳動物繁殖功效是最大13異速生長生物體個部分器官不均勻和不成比例的生長稱為異速生長；異速生長可用方程：Y=aXb表示；LogY=loga+blogX假若b<1,Y

變化比X緩慢當

b>1,反之亦然。Y=0.16X0.6710000kganimalthebrain/bodyratiois0.0056,Fora100gramanimal,theratiois0.018.Thebrainweights

changeataslowerrate141.2生長與發(fā)育生長（growth）這一術(shù)語有兩種含義，一種為生物體生物物質(zhì)的增加，另一種為生物細胞數(shù)量的增加。但細胞數(shù)量與生物物質(zhì)并不總是一起增加。15生物個體幾乎都具有相似的生長形式。生長過程基本上符合邏輯斯諦方程—“S”型生長曲線。停滯期指數(shù)期靜止期生物生長的才測度方法干物質(zhì)——在一定溫度下放置在烤箱內(nèi),逐漸達到100oC,物質(zhì)變成恒量。濕物質(zhì)——把生物放在正常環(huán)境下稱重。尺寸——以不同的參數(shù)衡量生物體，如大小、高矮、長度、面積、容積。1617發(fā)育（development）：生物體的結(jié)構(gòu)和功能從簡單到復(fù)雜，從幼體形成一個與親代相似的個體的轉(zhuǎn)變過程；181.3繁殖繁殖是指有機體生產(chǎn)出與自己相似后代的現(xiàn)象?！胺敝场焙汀吧场边@兩個詞雖然經(jīng)常通用，但繁殖的含義比較廣，它是生物形成新個體的所有方式的總稱，包括營養(yǎng)繁殖（vegetativepropagation）、孢子生殖（sporereproduction）和有性生殖（sexualreproduction）。19生物繁殖方式的生態(tài)學意義：在現(xiàn)存環(huán)境條件下的擴展性（如：無性繁殖生物在適宜環(huán)境下的個體快速增殖，擴大種群數(shù)量）；對多變環(huán)境的適應(yīng)性（如：有性生殖中基因組合增加子代適應(yīng)自然選擇的能力，對物種有利）；繁殖速度；繁殖潛力；在自然選擇壓力下的進化速度。201.4擴散擴散（dispersal）是指生物個體或繁殖體從一個生境轉(zhuǎn)移到另一個生境中?？烧J為擴散是生物進化來的一種方法，用來躲避種內(nèi)或姐妹間競爭，以及避免近來繁殖。21植物的擴散：除水生浮游植物外，其他植物的個體均為固著生長，只有繁殖體具可動性，而大多數(shù)植物繁殖體的擴散均需要借助于某種媒介，屬于被動擴散。動物的擴散：遷出，遷入，遷移。外因性遷移：環(huán)境變化引起，周期性和非周期性遷移；內(nèi)因性遷移：由種群繁殖特性決定。22擴散具有重要的生物學和生態(tài)學意義：可以使種群內(nèi)和種群間的個體得以交換，防止長期近親繁而產(chǎn)生的不良后果。可以補充或維持在正常分布區(qū)以外的暫時性分布區(qū)域的種群數(shù)量。擴大種群的分布區(qū)。對于動物來說，擴散可能帶來遭到天敵侵襲、存活和繁殖成功率降低等諸多風險，但也可能降低暴露給捕食者和染上疾病的機會，增加遇到資源和配偶的機會。并由于雜種優(yōu)勢而產(chǎn)生更多的合適后代的機會。232.繁殖成效繁殖成效（reproductioneffort）：個體現(xiàn)時的繁殖輸出與未來繁殖輸出的總和。主體：生物個體繁殖價值（reproductionvalue）：是指相同時間內(nèi)特定年齡個體相對于新生個體的潛在繁殖貢獻。主體：年齡階段或年齡層的個體類群繁殖價值（RV）=當年生育力（M）+剩余繁殖期望值（RRV）24繁殖價值的動態(tài)估計Mx——現(xiàn)時x年齡的個體平均生育力；lx——x齡級的個體生存率；Mx+i——后續(xù)各年齡級個體平均生育力；lx+i/lx——一個x齡級的個體存活到x+i年齡級的概率。25麻雀存活率、每巢的幼體個數(shù)、繁殖價值隨年齡的變化。26親本投資有機體在生產(chǎn)子代以及撫育和管護所消耗的能量、時間、和資源量稱為親本投資（parentalinvestment）；雌雄個體之間的親本投資差異很大；不同物種的親本投資差異很大；植物的親本投資與生境有關(guān)。27繁殖成本有機體在繁殖后代時對能量或資源的所有消費稱為繁殖成本；成功的生活史是使能量協(xié)調(diào)使用的結(jié)果；植物在果實很多時減少木材生長；應(yīng)用事例：人工限制家畜繁殖；人工疏果，剪枝等28能量分配與權(quán)衡生物不可能使其生活史的每一組分都達到最大，而必須在不同生活史組分間進行“權(quán)衡”。在繁殖中，生物可以選擇能量分配方式。資源或許分配給一次大批繁殖--單次生殖，或更均勻地隨時間分開分配--多次生殖。同樣的能量分配，可產(chǎn)生：或者許多小型后代，或者少量大型的后代。293.繁殖格局一次繁殖和多次繁殖一次性繁殖生物：大多數(shù)昆蟲；一年生草本植物；多年生植物（例竹類植物）；多次性繁殖生物：多年生植物；大型動物（特別是哺乳類動物）；一年生植物是適應(yīng)惡劣環(huán)境的一種進化。30生活年限與繁殖植物：一年生植物；二年生植物；多年生植物；動物：短命型；中等壽命型；長壽型；動植物的繁殖類型與環(huán)境條件有密切關(guān)系。314.生態(tài)對策生態(tài)對策（生活史對策）：生物適應(yīng)于所生存的環(huán)境并朝著一定的方向進化的對策。32r-選擇和k-選擇r-選擇：

r-選擇的生物，其種群密度很不穩(wěn)定，很少達到K值，大部分時間保持在邏輯斯諦曲線的上升段，為高增長率的。屬于r-選擇的生物稱為r-對策者。通常出生率高、壽命短、個體小，常常缺乏保護后代的機制，子代死亡率高。通常有較大的擴散能力，適應(yīng)與多變的棲息生境（選擇有利于高rm值。因為rm≌LnRo/T(其中R0為凈生殖率，T為平均世代時間)，所以高rm值通過提高凈生殖率和縮短世代時間達到)。33r-選擇種類特征機會主義者，以量取勝，快速發(fā)育，小型成體，數(shù)量多而個體小的后代，高繁殖能量分配，短的世代周期,使種群增長率最大化；r-對策者死亡率高，但高r值能使種群快速恢復(fù)；且具有高擴散能力；更有利于形成新物種。34K-選擇：K-選擇的生物種群比較穩(wěn)定，種群密度常處于K-值周圍，可稱為K-對策者。出生率低，壽命長和個體大，具有較完善的保護幼體的機制。子代死亡率低，一般擴散能力較弱，但競爭能力較強，即把有限能量資源多投入提高競爭能力上。適應(yīng)于穩(wěn)定的棲息生境。k-選擇種類特征保守主義者，以質(zhì)取勝，慢速發(fā)育，大型成體，數(shù)量少但體型大的后代，低繁殖能量分配，長的世代周期。使種群競爭能力最大化；k-對策者種群競爭性強，數(shù)量較穩(wěn)定；但一旦受危害造成數(shù)量下降，種群恢復(fù)比較困難。35r-selectedspeciesarecommonlyfoundatlowpopulationdensities,wheregrowthisexponential.K-selectedspeciesfaceintenseintraspecificcompetitionforscarceresources.36r-選擇和K-選擇的某些相關(guān)特征37r-K連續(xù)對策系統(tǒng)生物適應(yīng)環(huán)境會朝著兩種不同的進化方向-r選擇和K選擇發(fā)展。這種選擇的結(jié)果，使一部分特征與r-選擇結(jié)合，使另一部分特征為K-選擇結(jié)合，從而形成兩種不同的生活史策略類型，即r-對策和K-對策。在r-對策和K-對策之間，中間有很多過渡的類型，有的更接近r-對策，有的更接近K-對策，這是一個連續(xù)的譜系，稱為r-K連續(xù)對策系統(tǒng)。38R-C-S選擇3940415.性選擇植物的選擇受精選擇受精：具有特定遺傳基礎(chǔ)的精核與卵細胞優(yōu)先受精的現(xiàn)象。自交不親和性：防止自花授粉或同株花粉受粉；遠緣雜交不親和性：阻止差異太大的花粉授粉，保持物種的相對穩(wěn)定性；多個花粉精核間競爭受精：強者優(yōu)先；42動物的性選擇雌雄不僅在生殖器官結(jié)構(gòu)上有區(qū)別，而且常常在行為、大小和許多形態(tài)特征上有好多不同。如雄孔雀的尾、和雄鹿的叉角等許多性狀，都是選擇的結(jié)果。性選擇是由于配偶競爭中生殖成效區(qū)別所引起的。在兩性間對后代投入的差別較大，為接近高投入性別（一般是雌性者）低投入性別（一般是雄性）者之間的競爭也就越激烈；高投入性別者的更加挑剔，也必然從低投入性別者那里獲得更好的代價。簡言之，雄性應(yīng)該是有進攻性的，雌性應(yīng)該是挑剔性的。43性選擇可能通過兩條途徑而產(chǎn)生性內(nèi)選擇（intrasexualselection），即通過同性成員間的配偶競爭，或通過偏愛異性的某個獨特特征性間選擇（intersexualselection），或者兩條途徑兼而有之。性內(nèi)選擇可以解釋打斗武器的發(fā)生，如雄性哺乳動物的鹿角、洞角、獠牙、大犬齒。另一方面，性間選擇對極樂鳥、孔雀等雄鳥明顯無用，為奢侈的尾和頭羽等提供了解釋。44動物的性選擇的意義雄性求偶競爭，爭奪交配權(quán)；雌性擇偶行為，選擇優(yōu)良父本；雌性擇偶行為，避免近親繁殖；為提高生存能力，雄性的一些性特征在繁殖季節(jié)才顯示出來。4546不同物種的生物，繁殖后代的數(shù)量又很大的差異。makoshark1-2枚Sunfish600，000，000枚47同一物種內(nèi)，體型較大的雌性產(chǎn)卵數(shù)量明顯多于體型