《種內(nèi)與種間關(guān)系》PPT課件.ppt

1、第二部分 種群生態(tài)學,7 種內(nèi)與種間關(guān)系,7 種內(nèi)與種間關(guān)系,第一節(jié) 種內(nèi)關(guān)系 第二節(jié) 種間關(guān)系,學習目標,了解種內(nèi)相互關(guān)系：競爭、性別關(guān)系、領(lǐng)域性和社會等級等。 了解種間相互關(guān)系：競爭、捕食、寄生和互利共生。 掌握種間競爭模型 理解生態(tài)位的概念,種內(nèi)個體間與物種間相互關(guān)系的分類,種間相互關(guān)系,（種間的）,同種個體間相 互關(guān)系,（種內(nèi)的）,利用同樣有限資源，導致合適度降低,攝食另一個體的全部或部分,個體緊密關(guān)聯(lián)生活，具有互惠利益,個體緊密關(guān)聯(lián)生活，宿主付出代價,競爭,競爭,捕食,自相殘殺,互利共生,利它主義或互利共生,寄生,寄生,根據(jù)影響結(jié)果對種間相互作用進行的分類,物種A的反應(yīng),競爭,捕食,

2、扁利共生,寄生,相互作用的類型,物種B的反應(yīng),中性,扁害共生,+,+,+,0,0,0,0,擬寄生（重寄生）：,第一節(jié) 種內(nèi)關(guān)系,種內(nèi)關(guān)系：存在于生物種群內(nèi)部個 體間的相互關(guān)系。,種內(nèi)競爭：種內(nèi)個體間發(fā)生的競爭。,一 密度效應(yīng),最后產(chǎn)量衡值法則： 不管初始播種密度如何，在一定范圍內(nèi)，當條件相同時，植物的最后產(chǎn)量差不多總是一樣的。,-3 /2自疏法則： 自疏導致密度與生物個體大小之間的關(guān)系，該關(guān)系在雙對數(shù)圖上具有典型的3/2斜率。（Yodas 3 / 2 law）,自疏法則適應(yīng)那些生物？,大量植物、固著動物（藤壺、貽貝）,二 性別生態(tài)學,性別生態(tài)學：研究物種內(nèi)部性別關(guān)系的類型、動態(tài)及其環(huán)境決定因素

3、。,親代投入：是指花費于生產(chǎn)后代和撫育后代的能量和物種資源。,性別生態(tài)學兩個重要的生物學問題,1. 兩性細胞的結(jié)合和親代投入 2. 為什么大多數(shù)生物都營有性生殖,1. 兩性細胞的結(jié)合和親代投入,自體受精和異體受精 雌雄同體異體受精 閉花受精 什么樣的植物要自體受精？,一個物種多種受精策略 堇菜（春季和夏季） 白唇陸生蝸牛與一般蝸牛,2. 為什么大多數(shù)生物都營有性生殖,無性繁殖優(yōu)越性： 1）增值迅速，占領(lǐng)棲息地 2）所產(chǎn)后代都帶有母體的整個基因組，給下代復制的基因組是有性生殖的兩倍,無性生殖,有性生殖,高莖,矮莖,減 數(shù) 分 裂,減 數(shù) 分 裂,減 數(shù) 分 裂,受 精,高莖,高莖,高莖,矮莖,親

4、代 配子 子代,有性繁殖要想在進化上處于有利地位，必須使其獲益超過所償付的減數(shù)分裂、基因重組價和交配價。 優(yōu)點：遺傳變異保持高水平，保證少數(shù)個體存活 對多變、易遭不測環(huán)境的適應(yīng),典型事例 長鐮管蚜（春夏季懸鈴木樹汁、秋季） 藻類在湖泊營養(yǎng)水平低時產(chǎn)出囊胞沉入水底,（美）Hamilton(1980)提出：營有性繁殖的物種之間的競爭和捕食者獵物間相互資源是使有性繁殖持續(xù)保持的重要因素。 宿主與病原生物,性比,雄體：雌體 Fisher 氏性比理論 性比傾向1：1 稀少有利：數(shù)量少的性別適合度高 雌雄兩性應(yīng)該有相等投入,幾種情況： 1.一個性別個體對母體要求高于另一個（條蜂雌比雄重58%） 2. 哺乳

5、類出生時一般雄性偏高（駝鹿1.13：1） 3.一些種類要求生殖最大化 局域資源競爭 局域交配競爭（螨1：69）,性選擇,形態(tài)、大小、行為上存在差異 規(guī)律：兩性對后代投入差距越大，低投入者競爭越激烈，高投入者越挑剔 性內(nèi)選擇 性間選擇,性選擇喜好是怎樣產(chǎn)生的？ 讓步賽理論 Fisher氏私奔理論(基因編碼),植物的性別系統(tǒng),雌雄同花 雌雄異花（銀杏、三葉南星） 雌雄異株：減少同系交配；回避兩性競爭；動物傳粉 藤露兜樹（沙蒙狐蝠和同綠輝椋鳥）,婚配制度 ：是指種群內(nèi)婚配的種種類型，包括配偶的數(shù)目，配偶持續(xù)時間以及對后代的撫育等。,資源決定婚配類型,領(lǐng)域 ：是指由個體家庭或其他社群單位所占據(jù)的并積極

6、保衛(wèi)不讓同種其他成員侵入的空間。,社會等級 ：是指動物種群中各個動物的地位具有一定順序的等級現(xiàn)象。等級形成的基礎(chǔ)是支配行為或稱支配從屬關(guān)系。（家雞）,領(lǐng)域性和社會等級與種群調(diào)節(jié)密切相關(guān) 種群調(diào)節(jié)學說 種群密度上升 最適棲息地被優(yōu)勢個體占滿 無領(lǐng)域或配偶個體比例上升 易受不良氣候天敵危害 死亡大于出生,也稱異株克生，通常指一種植物通過向體外分泌代謝過程中的化學物質(zhì)，對其他植物產(chǎn)生直接或間接到影響。,生態(tài)學意義 1）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理 2）植物群落的組成 3）引起植物群落的演替,第二節(jié) 種間關(guān)系,種間競爭：是指兩物種或更多物種共同利用同樣的有限資源時產(chǎn)生的相互競爭作用。,7.2.1 種間競爭的實例,競

7、爭排斥原理principle of competition exclusion,Gause(1934)實驗：雙小核草履蟲（paramecium aurelia）大草履蟲（P.caudatum）競爭實驗，以一種桿菌Bacillus pyocyaneus喂養(yǎng)。 單養(yǎng)時兩種草履蟲均以“S”型增長，混養(yǎng)時開始兩種蟲均增長，雙小核草履蟲增長較快，16天后只剩下該蟲，大草履蟲消失。驗證了Lotke-Volterra 競爭方程。由此Gause 得出結(jié)論，資源需求相同的兩個種不能共存。,雙核草履蟲與袋狀草履蟲共存 食性和棲境發(fā)生分化,星桿藻和針桿藻,兩種達爾文雀（勇地雀和仙人掌雀） 藤壺和小藤壺,競爭類型及一

8、般特征,競爭方式： 利用性競爭 干擾性競爭（打斗、姬蜂寄生蜂、雜擬谷盜和赤擬谷盜、涉禽類干擾捕食、他感作用）,特點 競爭不對稱 對一種資源的競爭影響對另一資源的競爭結(jié)果 似然競爭 一種獵物種群數(shù)量的增加，導致捕食者數(shù)量增加，增大另一種獵物被捕食的風險。,Lotke-Volterra競爭模型 Lotke, A.J.1925年和Volterra，V.1926年分別提出下述競爭模型。 當甲乙物種單獨處在某一有限環(huán)境中時，均以Logistic增長。如果N1、N2分別表示甲乙物種的數(shù)量，則 dN1/dT=r1N1(K1-N1)/K1) dN2/dT=r2N2(K2-N2)/K2) 上式K1、K2分別表示

9、該環(huán)境對甲乙種的環(huán)境負荷力。當兩個種共存，又需要相似資源時則必然發(fā)生競爭。,兩個種的種群增長時環(huán)境必定對這兩個種同時產(chǎn)生反饋。因此上式變?yōu)?dN1/dt=r1N1 (K1-N1-N2)/K1) dN2/dt=r2N2(K2-N2-N1)/K2) 以上即為Lotke-Volterra競爭模型。式中、分別表示甲對乙和乙對甲的競爭系數(shù)。 N2 、N1表示相對于甲乙種時由乙甲種換算得到的甲乙種數(shù)量。,在同一環(huán)境甲乙種共存時可能有四種結(jié)局: 1. 甲生存，乙被排除。條件是K1K2/，K2K1/，K1K1/，K1K2/結(jié)局取決于哪個種初始種群的數(shù)量大。 4. 共存。K1K2/，K2K1/。,1/K1和1/

10、K2可分別作為種1和種2的種內(nèi)競爭強度指標 /K2：可作為物種1對物種2的競爭強度 /K1 ：可作為物種2對物種1的競爭強度,生態(tài)位(niche)：物種在生物群落或生態(tài)系統(tǒng)中的地位和角色。主要指在自然生態(tài)系統(tǒng)中一個種群在時間、空間上的位子及其與相關(guān)種群之間的功能關(guān)系。,生態(tài)位 (niche),對一個生態(tài)因子如溫度考察某一物種的適宜范圍即生態(tài)位時，即為一維生態(tài)位時，此為一條線上的一個線段； 當考察兩個因子的適宜位置時，即為二維生態(tài)位，以面積表示； 考察三個因子則為三維生態(tài)位，以體積表示； 當考察多個因子時，就是多維生態(tài)位，也叫作生態(tài)位超體積。,基礎(chǔ)生態(tài)位 不受競爭、捕食影響，是一種潛在的生態(tài)位空

11、間。 實際生態(tài)位 舉例：拉拉藤G. saxatile和 G.pumilium 孔雀魚和刺魚 3種美國蝙蝠,區(qū)別： 生態(tài)位：物種利用資源（時間、空間位置和功能地位）的狀況。 生活小區(qū) （iotope)：是指生物生存的周圍環(huán)境。 生態(tài)區(qū)：物種所利用的總資源的所在地。 棲息地（habitat）：物種生存的物理環(huán)境。, 生態(tài)位寬度（niche breadth）：指被一個有機體單位所利用的各種各樣不同資源的總和。資源少，生態(tài)位寬度增加而泛化；資源豐富，生態(tài)位寬度減小，促進生態(tài)位特化 。 生態(tài)位重疊（niche overlap）: 生態(tài)位重疊是指不同物種的生態(tài)位之間的重疊現(xiàn)象或共有的生態(tài)位空間，關(guān)系到兩個

12、物種的生態(tài)要求可以相似到多大程度而仍能共存。, 生態(tài)位移動（niche drift）: 生態(tài)位移動是指種群對資源譜利用的變動。種群的生態(tài)位移動往往是環(huán)境壓迫或是激烈競爭的結(jié)果。 生態(tài)位分離（niche separation）: 生態(tài)位分離是指兩個物種在資源序列上利用資源的分離程度。這是環(huán)境脅迫或競爭的結(jié)果。,A,B,A,A,A,B,B,B,生態(tài)位分離，無競爭,生態(tài)位相切，無競爭,生態(tài)位相交，產(chǎn)生競爭,生態(tài)位相疊，可能競爭激烈,生態(tài)位分化,活動,4,10,愛德華州林地翩幅的覓食活動,日落后數(shù)小時/h,物種 1,物種 2,物種 3,d,d,w,w,w,w,物種 1,物種 2,物種 3,d,d,資源

13、狀態(tài)a,資源狀態(tài)b,三種共存物種的資源利用曲線,是指競爭物種在資源利用上的臨界閾值。,競爭釋放：是指在缺乏競爭者時，物種會擴張其實際生態(tài)位。（北以色列沙鼠、新幾內(nèi)亞地鴿）,形狀替換：是指競爭產(chǎn)生的生態(tài)位收縮導致形態(tài)形狀變化。（收獲蟻下顎大小與競爭螞蟻數(shù)量成負相關(guān)；加拉帕戈斯群島達爾文雀的喙）,種間競爭與空間和時間異質(zhì)性,浮游生物悖論 海上層結(jié)構(gòu)簡單的生境中持續(xù)存在大量浮游生物種群。 縫隙（海棕櫚和貽貝） 優(yōu)先權(quán)效果：斑塊生境中競爭優(yōu)勢,7.2.2 捕食作用,捕食作用：一種生物攝取其他設(shè)個體的全部或部分為食，前者稱為捕食者，后者稱為獵物或被食者。,捕食,典型的捕食,食草,寄生,捕食者：食草動物、

14、食肉動物、雜食動物 被捕食者：化學防御、行為對策,7.2.2.1 捕食者與獵物的協(xié)同進化,1）捕食者與獵物協(xié)同進化 協(xié)同進化： 紅皇后效應(yīng) 協(xié)同進化“負作用”傾向減弱,三個假設(shè)： 獵物方程：dN/dt=r1N-PN 捕食者方程：dP/dt=-r2P+PN,2）Lotke-Volterra 捕食者獵物模型,低于臨界捕食密度，獵物數(shù)量上升,高于臨界捕食密度，獵物數(shù)量下降,獵物零生長等斜線,捕食者多度,獵物多度,獵物多度,捕食者多度,高于臨界捕食密度，捕食者數(shù)量上升,低于臨界捕食密度，捕食者數(shù)量下降,捕食者零增長等斜線,2）Lotke-Volterra 捕食者獵物模型,捕食者多度,獵物多度,多 度,

15、捕食者,獵物,時間 (d),Lotke-Volterra 捕食者獵物模型,3）捕食者的捕食對策與食物選擇,捕食對策：動物為獲得最大覓食效率而采取的各種方法和措施 搜尋者食譜傾向于廣譜化 處理者的食譜傾向于特化 生產(chǎn)力低的生境捕食者比高生境食譜廣 拒絕低利潤食物（白鶺鴿對糞蠅）,7.2.2.2 食草作用,1.食草動物對植物的危害及植物的補償作用 1）受損程度對損害部位、發(fā)育階段不同而異 2）補償：增加光合率、增加種子粒重 2.植物的防衛(wèi)反應(yīng) 1）毒性與差的味道 2）防御結(jié)構(gòu),食草動物的食草作用對植物凈生產(chǎn)量影響的模型,凈初級生產(chǎn)力,食草動物 的刺激作用,沒有草食動物時的水平,最適點,嚴重過牧,凈生產(chǎn)力低于沒有食草動物時的水平,草食動物消耗水平的增加, 0,寄生與共生,寄生：是指一個種寄居于另一個種的體內(nèi)或體表，靠寄主體液、組織或已消化物質(zhì)獲取營養(yǎng)而生存。,擬寄生,食生物者,食尸動物,絲光綠蠅,（寄生蜂）,寄生物與寄主協(xié)同進化,寄生物：繁殖力強、更換寄主、神經(jīng)感官退化 寄主：免疫反應(yīng)（吞噬細胞、抗體）、行為（整理羽毛行為、遷徙、產(chǎn)生防御性化學物質(zhì)、局部細胞死亡）,窩寄生：強迫寄主生物提供食物或其他利益 種內(nèi)窩寄生（鴨） 種間窩寄生（杜鵑、褐頭牛鸝、螞蟻）,共生作用 偏利共生（comme