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1、关于种群及其基本特征PPT第1页，讲稿共118张，创作于星期二2 第三章第三章 种群及其基本特征种群及其基本特征3.1 3.1 生物种与种群的概念生物种与种群的概念3.2 3.2 种群基本特征种群基本特征3.3 3.3 种群增长模型种群增长模型3.4 3.4 种群的空间需要与扩展种群的空间需要与扩展第2页，讲稿共118张，创作于星期二33.1 生物种与种群的概念（1 1）传统生物学家的物种）传统生物学家的物种(species)(species)概念概念真实存在、形态相似、可自由交配、产生可育后代真实存在、形态相似、可自由交配、产生可育后代物种不变、种间无亲缘关系物种不变、种间无亲缘关系（2 2
2、）达尔文的物种概念）达尔文的物种概念人为分类单位，亲缘关系密切的个体群人为分类单位，亲缘关系密切的个体群物种可变、个体差异在种间渐变近代的物种概念物种可变、个体差异在种间渐变近代的物种概念（3 3）近代的物种概念近代的物种概念形态和遗传结构相似的种群构成，种类个体间存在差异形态和遗传结构相似的种群构成，种类个体间存在差异（4 4）现代的物种概念现代的物种概念(Mayr,1982)(Mayr,1982)由许多群体形成的生殖单元由许多群体形成的生殖单元(与其他单元生殖上隔离与其他单元生殖上隔离)，占有一定的生，占有一定的生境位置境位置1.生物种的概念生物种的概念第3页，讲稿共118张，创作于星期二
3、 生殖隔离是生态学（生物学）对物种进行区分的可靠标生殖隔离是生态学（生物学）对物种进行区分的可靠标准，但分类学、古生物学需要其他可行的标准。准，但分类学、古生物学需要其他可行的标准。第4页，讲稿共118张，创作于星期二5生物种的特点生物种的特点生物种不是按任意给定的特征划分的逻辑的类，而是生物种不是按任意给定的特征划分的逻辑的类，而是由内聚因素由内聚因素(生殖、遗传、形态、行为、相互识别系生殖、遗传、形态、行为、相互识别系统统)联系起来的个体的集合联系起来的个体的集合可随时间进化改变的个体集合可随时间进化改变的个体集合 同种个体共有遗传基因库，并于其他物种生殖隔离。是进化的单位生态系统的功能单
4、位生态系统的功能单位 物种是维持生态系统能流、物流和信息流的关键第5页，讲稿共118张，创作于星期二62.种群的概念种群的概念种群种群(population)(population)：一定时间内占有特定空间的同：一定时间内占有特定空间的同一物种（有机体）的集合体。一物种（有机体）的集合体。下列叙述中，属于种群的是（下列叙述中，属于种群的是（）A、一片森林中的昆虫、一片森林中的昆虫B、一块田地里的狗尾草、一块田地里的狗尾草C、一颗树上的寄生物、一颗树上的寄生物D、一座山峰上的树、一座山峰上的树B第6页，讲稿共118张，创作于星期二7单体生物单体生物(unitaryorganism)：个体由一个受
5、精卵直：个体由一个受精卵直接发育而成，形态、发育可预测接发育而成，形态、发育可预测构件生物构件生物(modularorganism)：受精卵先发育成构件，再：受精卵先发育成构件，再发育成更多的构件，形态、发育不可预测发育成更多的构件，形态、发育不可预测无性系分株无性系分株(ramets)：构件生物个体连接部分死亡后形成的：构件生物个体连接部分死亡后形成的个体集合个体集合单体生物与构件生物单体生物与构件生物第7页，讲稿共118张，创作于星期二8自然种群的基本特征自然种群的基本特征空间特征：种群具有一定的分布区域空间特征：种群具有一定的分布区域数量特征：每单位面积数量特征：每单位面积(或空间或空间
6、)上的个体数量上的个体数量(即密度即密度)及及变动变动遗传特征：种群具有一定的基因组成遗传特征：种群具有一定的基因组成不是个体的简单相加：有机体之间相互作用，整体上呈现组织结构特性不是个体的简单相加：有机体之间相互作用，整体上呈现组织结构特性个体之间差异性：不同的发育阶段个体之间差异性：不同的发育阶段(年龄不同年龄不同)；同一生长阶段，个体贡；同一生长阶段，个体贡献不同献不同个体水平与种群水平的差异：个体有出生、死亡，种群称为出生率和死亡率个体水平与种群水平的差异：个体有出生、死亡，种群称为出生率和死亡率第8页，讲稿共118张，创作于星期二9种群生态学种群生态学研究种群的数量、分布以及种群研究
7、种群的数量、分布以及种群与其栖息环境中非生物因素和其他与其栖息环境中非生物因素和其他生物种群之间的相互作用生物种群之间的相互作用第9页，讲稿共118张，创作于星期二 对于某池塘中的鱼对于某池塘中的鱼,捕捞多少捕捞多少,才会既不会使才会既不会使资源枯竭资源枯竭,又使资源得到充分利用又使资源得到充分利用?第10页，讲稿共118张，创作于星期二 牧民在承包的草场上该放养多少只羊，牧民在承包的草场上该放养多少只羊，经济效益才最好经济效益才最好?第11页，讲稿共118张，创作于星期二怎样控制害虫数量怎样控制害虫数量,以防止虫灾发生以防止虫灾发生?第12页，讲稿共118张，创作于星期二要搞清楚这些问题，我
8、们必须搞要搞清楚这些问题，我们必须搞清楚清楚种群数量变化的规律种群数量变化的规律和和种群的特种群的特征征，那么种群有哪些特征呢？，那么种群有哪些特征呢？第13页，讲稿共118张，创作于星期二143.2种群基本特征种群基本特征3.2.1种群的密度和分布种群的密度和分布3.2.2种群统计学种群统计学第14页，讲稿共118张，创作于星期二种群的大小和密度种群的大小和密度3.2.1 种群的密度和分布种群的密度：种群在种群的密度：种群在单位面积或空间单位面积或空间中的个体数中的个体数 （个（个（个（个/m/m2 2、kmkm2 2、mm3 3）；另外，也可用生物量来表示。）；另外，也可用生物量来表示。）
9、；另外，也可用生物量来表示。）；另外，也可用生物量来表示。是种群最基本的数量特征是种群最基本的数量特征 如：养鱼池中每立方米的水体中鲫鱼的数量、每平方如：养鱼池中每立方米的水体中鲫鱼的数量、每平方千米农田面积内黑线姬鼠的数量等。千米农田面积内黑线姬鼠的数量等。特点特点:不同物种，种群密度不同不同物种，种群密度不同同一物种在不同环境条件下种群密度有差异同一物种在不同环境条件下种群密度有差异第15页，讲稿共118张，创作于星期二种群密度很高种群密度很高种群密度一般种群密度一般种群密度较高种群密度较高构件生物的密度统计：个体数和构件数构件生物的密度统计：个体数和构件数绝对密度：单位面积或单位空间内实
10、有生物体数量。相对绝对密度：单位面积或单位空间内实有生物体数量。相对密度：种群数量高低的一个相对指标。密度：种群数量高低的一个相对指标。第16页，讲稿共118张，创作于星期二种群密度的调查方法：分布范围小，个体较大的种群：分布范围大，个体较小的种群：估估 算算估估 算算(取取 样样 调调 查查取取 样样 调调 查查)取样调查法：取样调查法：取样调查法：取样调查法：不运动或活动范围小的生物：不运动或活动范围小的生物：不运动或活动范围小的生物：不运动或活动范围小的生物：活动能力强，活动范围大的动物：活动能力强，活动范围大的动物：活动能力强，活动范围大的动物：活动能力强，活动范围大的动物：样样方方法
11、法样样方方法法标标 记记 重重 捕捕 法法逐个计数（总数量调查）逐个计数（总数量调查）逐个计数（总数量调查）逐个计数（总数量调查）第17页，讲稿共118张，创作于星期二样方法：样方法：在被调查的种群分布范围内，在被调查的种群分布范围内，随机选取随机选取若干个样方，若干个样方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的密度，以通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的密度，以所有所有样方种群密度的平均值样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度作为该种群的种群密度估计值估计值。样方法样方法五点取样法五点取样法等距取样法等距取样法（多用于植物）（多用于植物）第18页，讲稿共118张，创作于星期二10
12、m10m1 1、怎样估算这块草地中、怎样估算这块草地中蒲公英的数量？蒲公英的数量？可采用课本介绍的可采用课本介绍的两种取样方法取样，用两种取样方法取样，用样方法进行估算。也可样方法进行估算。也可以将模拟草地平均分成以将模拟草地平均分成若干等份，求得其中一若干等份，求得其中一份的数量后，再估算整份的数量后，再估算整体的数量。体的数量。问题探讨问题探讨第21页，讲稿共118张，创作于星期二记数方法：蒲公英其他植物其他植物注意：注意：方框内相邻两边方框内相邻两边(左、上左、上)及其夹角上及其夹角上的个体的个体第22页，讲稿共118张，创作于星期二例例1.1.种群密度的取样调查方法很多，某同学采用样方
13、法对种群密度的取样调查方法很多，某同学采用样方法对一种植物进行记数，下面是其中一个样方中该植物的分布一种植物进行记数，下面是其中一个样方中该植物的分布情况，对样方中该植物进行计数时，应记录的数目是情况，对样方中该植物进行计数时，应记录的数目是A A5 5个个 B B7 7个个 C C1111个个 D D8 8个个 D D第23页，讲稿共118张，创作于星期二例例2、某同学在牛首山调查珍稀蝶类、某同学在牛首山调查珍稀蝶类中华虎中华虎凤蝶幼虫的种群密度，得出凤蝶幼虫的种群密度，得出5个样方（样方面积个样方（样方面积为为1hm2）的种群数量分别为）的种群数量分别为4、6、8、8、9只。那只。那么，该
14、同学给怎样计算该种蝶幼虫的种群密度（单么，该同学给怎样计算该种蝶幼虫的种群密度（单位：只位：只/hm2）？）？N（46889）57只只hm2第24页，讲稿共118张，创作于星期二如何调查一片草原上绵羊的种群密度？如何调查一片草原上绵羊的种群密度？第25页，讲稿共118张，创作于星期二标记重捕法：在种群的活动范围内，捕获一部分个体，做上标记后再放回原处，一段时间后再重捕，根据重捕的动物中标记个体数占总个体数的比例，来估计种群密度。使用范围：活动能力强、活动范围大的动物 使用方法：不会对动物产生伤害不会对动物产生伤害不能过分醒目不能过分醒目要能维持一定时间要能维持一定时间捕捉捕捉标记标记重捕重捕放
15、回放回计算计算第26页，讲稿共118张，创作于星期二一段时期，标志一段时期，标志个体与非标志个体个体与非标志个体混合混合计算公式：计算公式：种群数量种群数量/总标记个体数重捕个体数重捕标记数总标记个体数重捕个体数重捕标记数第27页，讲稿共118张，创作于星期二在调查一块方圆在调查一块方圆2hm2hm2 2的农田中田鼠的数量时，放置的农田中田鼠的数量时，放置100100个个捕鼠笼，一夜间捕获了捕鼠笼，一夜间捕获了4242只，将捕获的田鼠经标记后在原只，将捕获的田鼠经标记后在原地释放。数日后，在同一地点再放置同样数量的捕鼠笼，地释放。数日后，在同一地点再放置同样数量的捕鼠笼，捕获了捕获了3838只
16、，其中有上次标记的个体只，其中有上次标记的个体1212只。则该农田中田只。则该农田中田鼠的种群数量大概有多少只？鼠的种群数量大概有多少只？N（4238）12133只只第28页，讲稿共118张，创作于星期二29种群的空间结构内分布型：组成种群的个体在其生活空间中的状态或布局内分布型：组成种群的个体在其生活空间中的状态或布局类型：随机的、均匀的、成群的类型：随机的、均匀的、成群的原因：资源、繁殖体、行为原因：资源、繁殖体、行为内分布型的检验：方差内分布型的检验：方差/平均数的比率平均数的比率样方大小对格局的影响样方大小对格局的影响第29页，讲稿共118张，创作于星期二30种群的内分布型第30页，讲
17、稿共118张，创作于星期二31均匀分布均匀分布种种群群内内的的各各个个体体在在空空间间的的分分布布呈呈等等距距离离的的分分布布格格局局。如如人人工工林林原因：种群内个体间的竞争原因：种群内个体间的竞争森森林林中中植植物物为为竞竞争争阳阳光光(树树冠冠)和土壤中营养物和土壤中营养物(根际根际)沙漠中植物为竞争水分沙漠中植物为竞争水分优优势势种种呈呈均均匀匀分分布布而而使使其其伴生植物也呈均匀分布伴生植物也呈均匀分布地地形形或或土土壤壤物物理理形形状状的的均均匀分布使植物呈均匀分布匀分布使植物呈均匀分布第31页，讲稿共118张，创作于星期二32随机分布随机分布每每一一个个体体在在种种群群领领域域中
18、中各各个个点点上上出出现现的的机机会会是是相相等等的的，并并且且某某一一个个体体的的存存在在不不影影响响其其他他个个体体的的分分布。布。随随机机分分布布比比较较少少见见，因因为为在在环环境境资资源源分分布布均均匀匀，种种群群内内个个体体间间没没有有彼彼此此吸吸引引或或排排斥斥的的情情况况下下，才才产生随机分布产生随机分布当当一一批批植植物物(种种子子繁繁殖殖)首首次次入入侵侵裸裸地地上上，常常形形成成随随机机分分布布，但但要求裸地的环境较为均一要求裸地的环境较为均一第32页，讲稿共118张，创作于星期二33成群分布成群分布成成群群分分布布：种种群群内内个个体体在在空空间间分分布布极极不不均均匀
19、匀，呈呈块块状或呈簇、成群分布状或呈簇、成群分布原因：原因：微微地地形形的的差差异异：植植物物适适于于某某一一区区域域生生长长，而而不不适适于于另另外外区区域域生生长长繁繁殖殖特特性性所所致致：种种子子不不易易移移动动而而使使幼幼树树在在母母树树周围或无性繁殖周围或无性繁殖动物和人为活动的影响动物和人为活动的影响资资源源分分布布和和动动物物的的集集群行为群行为第33页，讲稿共118张，创作于星期二34样方中个体平均数与方差的计算方法样方中个体平均数与方差的计算方法mfx/NS2fx2(fx)2/N/(N-1)x为样方中的个体数，为样方中的个体数，f为出现的频率，为出现的频率，N为样方总为样方总
20、数数第34页，讲稿共118张，创作于星期二35种群的分布格局种群的分布格局个体可能呈随机、均匀和成群分布等格局；在大尺度上，个体可能呈随机、均匀和成群分布等格局；在大尺度上，种群的个体则是成群分布的。种群的个体则是成群分布的。均匀分布：均匀分布：S2m=0(S2样方个体数的方差，样方个体数的方差，m为样方为样方个体的平均数个体的平均数)原因：种群内个体间的竞争。原因：种群内个体间的竞争。随机分布：随机分布：S2m=1-原因：资源分布均匀，种群内个原因：资源分布均匀，种群内个体间没有彼此吸引或排斥。体间没有彼此吸引或排斥。成群分布：成群分布：S2m1-原因：资源分布不均匀；种子原因：资源分布不均
21、匀；种子植物以母株为扩散中心；动物的社会行为使其结群。植物以母株为扩散中心；动物的社会行为使其结群。第35页，讲稿共118张，创作于星期二36The effect of quadrate sizeTheeffectofquadratesizeontheanalysisofdispersion(a)实际实际分布分布(b)大大块块的的样方样方，结果呈现结果呈现是是clumped(c)小小块块的的样方样方，结果呈现结果呈现的是的是random第36页，讲稿共118张，创作于星期二373.2.2种群统计学种群统计学种群统计的基本指标种群统计的基本指标生命表、存活曲线和种群增长率生命表、存活曲线和种群增
22、长率种群统计学是种群的出生、死亡、迁移、性比、种群统计学是种群的出生、死亡、迁移、性比、年龄结构等的统计学研究。年龄结构等的统计学研究。第37页，讲稿共118张，创作于星期二38种群统计的基本指标种群统计的基本指标种群密度种群密度初级种群参数初级种群参数出生率出生率(natality)：最大出生率和实际出生率最大出生率和实际出生率死亡率死亡率(mortality)：最低死亡率和：最低死亡率和实际死亡率实际死亡率迁入和迁出迁入和迁出次级种群参数次级种群参数年龄、时期结构年龄、时期结构性比性比种群增长率种群增长率第38页，讲稿共118张，创作于星期二出生率和死亡率出生率和死亡率出生率定义：在单位时
23、间内新产生（或死亡）的个体数目占该种群个体总数的比率。举例：1983年我国平均每10万人口出生1862个孩子，该年度人口出生率为1.862最大出生率最大出生率：在最适生态条件下，产生新个体的理论最大值；：在最适生态条件下，产生新个体的理论最大值；实际出生率：实际出生率：在一定时期内，在特定环境条件种群产生新个体的实际在一定时期内，在特定环境条件种群产生新个体的实际数量。数量。不论这些新个体的产生是通过分裂、出芽、卵生、胎生还是别不论这些新个体的产生是通过分裂、出芽、卵生、胎生还是别的方式。的方式。第39页，讲稿共118张，创作于星期二出生率和死亡率出生率和死亡率最低死亡率：最低死亡率：种群处于
24、最适生境条件下的平均年龄。种群处于最适生境条件下的平均年龄。实际死亡率：实际死亡率：种群在特定环境条件下的平均实际寿命。种群在特定环境条件下的平均实际寿命。死亡率定义：指种群中单位数量的个体在单位时间内死亡的个体数目。举例：在黄山猴谷，一猴群有200只，一年后有只死亡，猴的死亡率为第40页，讲稿共118张，创作于星期二出生率和死亡率出生率和死亡率a.a.出生率出生率 死亡率死亡率 b.b.出生率出生率 =死亡率死亡率 c.c.出生率出生率 死亡率死亡率第44页，讲稿共118张，创作于星期二稳定型：特点是各年龄稳定型：特点是各年龄期的个体数比例适中。期的个体数比例适中。种种种种群中个体数目保持相
25、对稳群中个体数目保持相对稳群中个体数目保持相对稳群中个体数目保持相对稳定定定定。出生率死亡率出生率死亡率稳定型年龄组成稳定型年龄组成老年老年成年成年幼年幼年第45页，讲稿共118张，创作于星期二衰退型：特点是老衰退型：特点是老年期个体数目较多而年期个体数目较多而幼年期的个体数目偏幼年期的个体数目偏少。少。种群密度越来越小种群密度越来越小种群密度越来越小种群密度越来越小。出生率出生率死亡率死亡率衰退型年龄组成衰退型年龄组成老年老年成年成年幼年幼年（3）年龄结构的意义：）年龄结构的意义：可以预测种群密度的变化方向，了解种群历可以预测种群密度的变化方向，了解种群历史，分析、预测种群动态史，分析、预测
26、种群动态第46页，讲稿共118张，创作于星期二年例例3，种群的年龄组成大致可分为下图，种群的年龄组成大致可分为下图A、B、C三种类型，据图回答：三种类型，据图回答：老年老年中年幼中年幼年年ABC（1）我国在）我国在5060年代出现生育高峰，因此造成年代出现生育高峰，因此造成70年代初期人年代初期人口的年龄组成为图口的年龄组成为图所示类型。所示类型。（2）在渔业生产中，要严格控制鱼网孔眼大小以保护幼鱼，）在渔业生产中，要严格控制鱼网孔眼大小以保护幼鱼，这将会使被捕捞的鱼的年龄组成为图这将会使被捕捞的鱼的年龄组成为图所示类型。所示类型。（3）农业生产上应用性引诱剂来干扰害虫交尾的措施，有可）农业生
27、产上应用性引诱剂来干扰害虫交尾的措施，有可能使该种害虫的年龄组成为图能使该种害虫的年龄组成为图所示类型。所示类型。ACA第47页，讲稿共118张，创作于星期二性别比例：种群中雄性个体和雌性个体所占的比例。不合理的性别比例会导致出生率下降进而引起种群密度下降。意义：间接影响种群密度。类型：雌雄相当型：雌雄相当型：雌性和雄性个体数目大体相等。雌性和雄性个体数目大体相等。这种类型多见于这种类型多见于高等动物高等动物。第48页，讲稿共118张，创作于星期二雌多雄少型雌多雄少型：雌性个体显著多于雄性个体。常见于人：雌性个体显著多于雄性个体。常见于人工控制的种群及蜜蜂、象海豹等群体动物工控制的种群及蜜蜂、
28、象海豹等群体动物。蜂群中几百只雄蜂，一只蜂王和蜂群中几百只雄蜂，一只蜂王和几十万只工蜂都是雌蜂。几十万只工蜂都是雌蜂。第49页，讲稿共118张，创作于星期二雌少雄多型雌少雄多型：雄性个体明显多于雌性个体。这种：雄性个体明显多于雌性个体。这种类型较为罕见。如白蚁等营社会性生活的动物。类型较为罕见。如白蚁等营社会性生活的动物。蜜蜜蜂若考虑有生殖能力的个体，也为雌少雄多型蜂若考虑有生殖能力的个体，也为雌少雄多型性别比例的应用：性别比例的应用：利用人工合成的利用人工合成的性引诱剂性引诱剂诱杀某种诱杀某种害虫的害虫的雄性个雄性个体，破坏害虫种群正常的体，破坏害虫种群正常的性别比例性别比例，从而，从而达到
29、杀虫效果。达到杀虫效果。第50页，讲稿共118张，创作于星期二外界环境外界环境性别比例性别比例出生率、死亡率出生率、死亡率迁入率、迁出率迁入率、迁出率年龄组成年龄组成决定密度大小决定密度大小种群密度种群密度预测变化方向预测变化方向影响数量变动影响数量变动第51页，讲稿共118张，创作于星期二52生命表、存活曲线和种群增长率生命表生命表用来描述种群死亡过程的一种有用的工具。用来描述种群死亡过程的一种有用的工具。生命表的类型生命表的类型生命表的作用和格式生命表的作用和格式综合生命表综合生命表存活曲线存活曲线种群增长率和内禀增长率种群增长率和内禀增长率第52页，讲稿共118张，创作于星期二53生命表
30、的类型动态生命表动态生命表 动态生命表总结的是一组大约同时出生的个体从出生到死亡的命运，这样的一组个体称做同生群同生群(cohort)，这样的研究叫做同生群分析同生群分析(cohort analysis)。静态生命表静态生命表 根据某一特定时间对种群做一年龄结构的调查资料编制的，称作静态生命表静态生命表。静态生命表一般用于难以获得动态生命表数据的情况下的补充。动态生命表与静态生命表比较动态生命表与静态生命表比较第53页，讲稿共118张，创作于星期二54生命表第54页，讲稿共118张，创作于星期二生命表的编制生命表的编制Conell(1970)对某岛固着在岩石上的所有藤壶(Balanus gla
31、ndula)进行逐年的存活观察，并编制了藤壶动态生命表。表中x为按年龄的分段；nx为x期开始时的存活数；lx为x期开始时的存活率；dx为从x到x+1的死亡数；qx为从x到x+1的死亡率；ex为x期开始时的生命期望或平均余年。Tx和Lx栏一般可不列入表中。Lx是从x到x+1期的平均存活数，即Lx(nx+nx+1)2。Tx则是进入x龄期的全部个体在进入x期以后的存活个体总年数，即TxLx。例如，T0L0+L1+L2+L3+，T1L1+L2+L3 第55页，讲稿共118张，创作于星期二56 基本格式基本格式格式格式nx=在在x期开始时的存活数期开始时的存活数lx=在在x期开始时的存活率：期开始时的存
32、活率：lx=nx/n0dx=从从x到到x+1的死亡数的死亡数(dx=nxnx+1)；qx:从从x到到x+1的死亡率的死亡率(qx=dx/nx)Lx是从是从x到到x+1期的平均存活数：期的平均存活数：Lx=(nx+nx+1)/2xTx:进入进入x龄期的全部个体在进入龄期的全部个体在进入x期以后的存活个体年数：期以后的存活个体年数：Tx=Lxex=在在x期开始时的平均生命期望或平均余年期开始时的平均生命期望或平均余年ex=Tx/nx第56页，讲稿共118张，创作于星期二生命表的编制方法：首先划分年龄阶段，记录各年龄级开始时的种群数量，直至该群动物全部死亡，最后据此计算各年龄级死亡率、存活分数、平均
33、寿命等。生命表的作用：综合评定种群各年龄组的死亡率和寿命 预测某一年龄组的个体能活多少年 不同年龄组的个体比例情况第57页，讲稿共118张，创作于星期二上川：猕猴岛国上川：猕猴岛国58 综合生命表第58页，讲稿共118张，创作于星期二59综合生命表第59页，讲稿共118张，创作于星期二计算种群统计值计算种群统计值 净增殖率净增殖率:每过一个世代种群数量增长倍数每过一个世代种群数量增长倍数 R R0 0=l=lx xm mx x l lx x:x:x期开始时存活个体的百分数期开始时存活个体的百分数平均世代时间平均世代时间(周期周期):):每个世代的平均时间长度每个世代的平均时间长度 T=lT=l
34、x xm mx xx/lx/lx xm mx x 种群增长率种群增长率：各世代瞬时增长率，实现不同：各世代瞬时增长率，实现不同T T生物间的比较生物间的比较 r=lnRr=lnR0 0/T/T控制人口增长的途径？控制人口增长的途径？降低降低Ro值，降低世代增殖率：少生优生值，降低世代增殖率：少生优生值增大：晚婚晚育值增大：晚婚晚育内禀增长率内禀增长率:在实验条件下在实验条件下,人为地排除不利的环境人为地排除不利的环境条件条件,排除捕食者和疾病的影响排除捕食者和疾病的影响,并提供理想的和充足并提供理想的和充足的食物的食物,这种条件下所观察到的种群增长能力这种条件下所观察到的种群增长能力r rm
35、m.第60页，讲稿共118张，创作于星期二61存活曲线以存活数的对数以存活数的对数(lgnx)对年龄对年龄(x)作图可得到存活曲线作图可得到存活曲线存活曲线用于直观表达同生群存活曲线用于直观表达同生群的存活过程的存活过程存活曲线的模式存活曲线的模式第61页，讲稿共118张，创作于星期二62存活曲线的模式型：表示种群在接近于生理型：表示种群在接近于生理寿命之前，只有个别的死寿命之前，只有个别的死亡。死亡率直到末期才升亡。死亡率直到末期才升高。如大型兽类和人类。高。如大型兽类和人类。型：表示个体各时期的死型：表示个体各时期的死亡率是对等的。鸟类亡率是对等的。鸟类型：表示幼体的死亡率很高，型：表示幼
36、体的死亡率很高，以后的死亡率低而稳定。鱼以后的死亡率低而稳定。鱼类、两栖类、牡蛎、甲壳类。类、两栖类、牡蛎、甲壳类。第62页，讲稿共118张，创作于星期二63SURVIVORSHIP CURVES第63页，讲稿共118张，创作于星期二64Survivorship curve？第64页，讲稿共118张，创作于星期二65第三节 种群的增长模型一、种群在无限环境中的指数式增长一、种群在无限环境中的指数式增长二、逻辑斯谛增长二、逻辑斯谛增长三、种群的动态三、种群的动态第65页，讲稿共118张，创作于星期二66一、种群在无限环境中的指数式增一、种群在无限环境中的指数式增长长非密度制约性种群增长非密度制约
37、性种群增长种群在种群在“无限无限”的环境中，即假定环境中的空间、食物等资源是的环境中，即假定环境中的空间、食物等资源是无限的，则种群就能发挥内禀增长能力，数量迅速增加无限的，则种群就能发挥内禀增长能力，数量迅速增加种群增长率不随种群本身的密度而变化，种群呈指数增长种群增长率不随种群本身的密度而变化，种群呈指数增长格局格局世代不重叠种群的离散增长模型世代不重叠种群的离散增长模型世代重叠种群的连续增长模型世代重叠种群的连续增长模型第66页，讲稿共118张，创作于星期二67（一）（一）种群离散增长模型种群离散增长模型世代不重叠，资源不受限制世代不重叠，资源不受限制在起始时刻，种群数量为在起始时刻，种
38、群数量为N0，经过一代繁殖时，种经过一代繁殖时，种群数量群数量N1为：为：经过经过t代繁殖时，种群数量代繁殖时，种群数量Nt为：为：对数曲线对数曲线lg Nt=lgN0+tlg 。的不同情况与种群增长的不同情况与种群增长第67页，讲稿共118张，创作于星期二68种群增长曲线第68页，讲稿共118张，创作于星期二几何增长模型天蓝绣球（Phlox drummomdii）假设的增长曲线第69页，讲稿共118张，创作于星期二70（二）种群连续增长模型（二）种群连续增长模型有世代重叠有世代重叠(种群中存在不同年龄的个体种群中存在不同年龄的个体),资源不受限制资源不受限制 假定在很短的时间dt内种群的瞬时
39、出生率为b,死亡率为d,种群大小为N，则种群增长率 r=b-d。即：dN/dt=(b-d)N=rN 微分式：微分式：积分式：积分式：对数方程：对数方程：lnNt=lnN0+rtr的不同情况与种群增长的不同情况与种群增长指数曲线和对数曲线指数曲线和对数曲线第70页，讲稿共118张，创作于星期二例如，初始种群N0=100，r为0.5，则一年后的种群数量为100 e0.5=165，二年后为100 e1.0=272，三年后为100 e1.5=448Nt=N0ert,r是一种瞬时增长率r0,种群上升；r=0,种群稳定；r0,种群下降。种群数量加倍所需的时间？种群数量加倍所需的时间？第71页，讲稿共118
40、张，创作于星期二第72页，讲稿共118张，创作于星期二第73页，讲稿共118张，创作于星期二一般说来，在种群动态研究中，种群的瞬时增长率r较周限增长率应用更广，这是因为：(1)r为正值、负值或零，能表示种群的正增长；负增长和零增长；而表示的是t1时和t时的种群Nt1和Nt的比率。(2)r具有可加性。例如褐家鼠的瞬时增长率r，若以周为时间单位表示，则r0.104，但若以年为时间单位(每年52周)，则r0.104525.4。因此，种群的瞬时增长率r是种群动态研究中一个十分有用的参数。第74页，讲稿共118张，创作于星期二75r,rm和关系r和和rmr为种群瞬时增长率为种群瞬时增长率rm指在空间、食
41、物不受限制，在最适密度稳定的指在空间、食物不受限制，在最适密度稳定的年龄分布、无天敌和疾病威胁，环境和食物条件年龄分布、无天敌和疾病威胁，环境和食物条件最好情况下种群最大的瞬时增长率最好情况下种群最大的瞬时增长率r和和r和和R0第75页，讲稿共118张，创作于星期二种群的指数增长曲线及实例（苏格兰松和人类）种群的指数增长曲线及实例（苏格兰松和人类）苏格兰松人类第76页，讲稿共118张，创作于星期二77二、逻辑斯谛增长1.两点假设两点假设2.逻辑斯谛方程逻辑斯谛方程3.种群增长的种群增长的S形曲线形曲线4.逻辑斯谛曲线的拟合逻辑斯谛曲线的拟合第77页，讲稿共118张，创作于星期二781.两点假设
42、环境容纳量环境容纳量(K)：环境条件所容纳的种群最大值。：环境条件所容纳的种群最大值。当当Nt=K时，种群为零增长。时，种群为零增长。增长率随密度上升而降低的变化，是成比例的。增长率随密度上升而降低的变化，是成比例的。每一个体利用空间为每一个体利用空间为1/K，N个体利用个体利用N/K空间，空间，剩余空间为剩余空间为1-N/K。补补充：充：种群密度的增加影响是即种群密度的增加影响是即时发时发生，无生，无时时滞。滞。种群中个体无年种群中个体无年龄结龄结构，无迁移构，无迁移现现象象。第78页，讲稿共118张，创作于星期二79密度制约的发生导致密度制约的发生导致r随密度增加而降低，这与随密度增加而降
43、低，这与r保持不保持不变的非密度制约性的情况相反。变的非密度制约性的情况相反。S曲线可以解释并描述为非密度制约增长方程乘上一个曲线可以解释并描述为非密度制约增长方程乘上一个密度制约因子（密度制约因子（1-N/K），就得到），就得到逻辑斯谛方程逻辑斯谛方程(logisticequation)。种群增长量种群增长量(微分式微分式)：dN/dt=rN(1-N/K)种群数量种群数量(积分式积分式)：Nt=K/(1+ea-rt)2.逻辑斯谛方程第79页，讲稿共118张，创作于星期二803.种群增长的S形曲线一个在资源有限的空间中生长的简单种群，其增长可一个在资源有限的空间中生长的简单种群，其增长可简单的
44、描述成简单的描述成“S”型曲线型曲线(S-shaped)。在种群增长早期阶段，种群大小在种群增长早期阶段，种群大小N很小，很小，N/K值也很小，因此值也很小，因此1-N/K接近于接近于1，所抑制效应可忽略不计，种群增长实质上为，所抑制效应可忽略不计，种群增长实质上为rN，呈几何增，呈几何增长。长。当当N变大时，抑制效应增高，直到当变大时，抑制效应增高，直到当N=K时，时，(1-(N/K)变成变成了了(1-(K/K)等于等于0，这时种群的增长为零，种群达到了一个，这时种群的增长为零，种群达到了一个稳定的大小不变的平衡状态。稳定的大小不变的平衡状态。第80页，讲稿共118张，创作于星期二=rN 环
45、境阻力dNdtK K值值时间时间种群的种群的指数指数/逻辑斯谛逻辑斯谛增长模型之比较增长模型之比较K=1000=rNK-NKdNdt种种群群大大小小K K2 2第81页，讲稿共118张，创作于星期二82S增长曲线S型曲线有两个特点：(1)曲线渐近于K值，即平衡密度；(2)曲线上升是平滑的。第82页，讲稿共118张，创作于星期二83逻辑斯谛曲线第83页，讲稿共118张，创作于星期二84J curve compared to an S(sigmoid)curveTheJcurveofpopulationgrowthisconvertedtoanScurvewhenapopulationTheJcu
46、rveofpopulationgrowthisconvertedtoanScurvewhenapopulationencountersenvironmentalresistancecausedbyoneormorelimitingfactorsencountersenvironmentalresistancecausedbyoneormorelimitingfactors第84页，讲稿共118张，创作于星期二逻辑斯谛方程中的两个参数r和K，均具有重要的生物学意义。r表示物种的潜在增殖能力，K是环境容纳量，即物种在特定环境中的平衡密度。但应注意K同其它生态学特征一样，也是随环境条件（资源量）的改
47、变而改变的。第85页，讲稿共118张，创作于星期二逻辑斯缔方程的意义逻辑斯缔方程的意义A.它是两个相互作用种群增长模型的基础；它是两个相互作用种群增长模型的基础；B.它是渔业、林业、农业等实践领域中确定它是渔业、林业、农业等实践领域中确定最大持续产量最大持续产量(MSY=rmK/4)的主要模型；的主要模型；C.模型中的两个参数模型中的两个参数K和和r已成为生物进化对已成为生物进化对策理论中的重要概念。策理论中的重要概念。第86页，讲稿共118张，创作于星期二第87页，讲稿共118张，创作于星期二MacArthur&Wilson(1967)推进了Lack的思想，将生物按栖息环境和进化对策分为r对
48、策者和K对策者。Pianka(1970)提出了r选择和K选择理论，指出：r选择者是在不稳定的环境中进化的，因而使种群增长率因而使种群增长率r最大。最大。高r选择种类的特征表现为：快速发育、小型成体、数量多而个体小的后代，高的繁殖能量分配和短的世代时间（周期）；K选择者正好相反，它们在稳定的环境中进化，因而适应竞争。因而适应竞争。高竞争力的特征表现为：生长缓慢、大型成体、数量少但体型大的后代、低繁殖能量分配和长的世代时间。第88页，讲稿共118张，创作于星期二89r-选择者示例选择者示例第89页，讲稿共118张，创作于星期二90k-选择者示例选择者示例第90页，讲稿共118张，创作于星期二914
49、.逻辑斯谛曲线的拟合1.K值的计算值的计算(三点法三点法)：2.根据积分式根据积分式Nt=K/(1+ea-rt)Ln(K/N-1)=a-rt 通过实验数据观察的通过实验数据观察的N,t值建立回归方程求值建立回归方程求a和和r。第91页，讲稿共118张，创作于星期二92三、种群动态种群增长种群增长季节消长季节消长种群波动：不规则波动、周期性波动种群波动：不规则波动、周期性波动种群的爆发种群的爆发种群平衡种群平衡种群的衰落和灭亡种群的衰落和灭亡生态入侵生态入侵第92页，讲稿共118张，创作于星期二931.种群增长J形曲线形曲线S形曲线形曲线中间过渡型中间过渡型第93页，讲稿共118张，创作于星期二
50、种群增长种群增长塔斯马尼亚岛上的绵羊种群保持相对稳定。绵羊是在塔斯马尼亚岛上的绵羊种群保持相对稳定。绵羊是在19世纪初期被引世纪初期被引人塔斯马尼亚岛的，在此后不到人塔斯马尼亚岛的，在此后不到30年内，就迅速增长到了环境容纳量年内，就迅速增长到了环境容纳量水平，并保持数量变幅在一倍以内水平，并保持数量变幅在一倍以内(引自引自JDavidson，TransRSocS.Aust62:342-346)第94页，讲稿共118张，创作于星期二生活在玫瑰上的成体蓟马种群数量的季节变化生活在玫瑰上的成体蓟马种群数量的季节变化(引自引自Odum,1971)玫瑰上的蓟马种群数量玫瑰上的蓟马种群数量的年度和季节变