生态学习题

生态学复习材料一.存活曲线：是以生物的相对年龄（绝对年龄除以平均寿命）为横坐标，以各年龄的存活率为纵坐标，所画出的曲线，它可以反映生物生活史中各个时期的死亡率。存活曲线对研究种群死亡过程是很有价值的。迪维（Deevey，1947）以相对年龄（即以平均寿命的百分比表示的年龄，记作x）作为横坐标，存活lx的对数作纵坐标，画成存活曲线图，从而能够比较不同寿命的动物。他根据比较结果，把存活曲线分为三个基本类型：A型：凸型的存活曲线。表示种群在接近于生理寿命前，只有个别的死亡，即几乎所有个体都能达到生理寿命。B型：呈对角线的存活曲线。表示各年龄期的死亡率是相等的。C型：凹型的存活曲线。表示幼体的死亡率很高，以后的死亡率低而稳定。二.生命表：是描述种群死亡过程的有用工具。生命表开始出现在人口统计学，至今在生态学上已广泛应用。生命表能综合判断种群数量变化，也能反映出从出生到死亡的动态关系。生命表根据研究者获取数据的方式不同而分为两类：动态生命表和静态生命表。前者是根据观察一群同时出生的生物之死亡或存活动态过程所获得的数据编制而成，又称同龄生命表、水平生命表或特定年龄生命表。后者是根据某个种群在特定时间内的年龄结构而编制的。它又称为特定时间生命表，或垂直生命表。年龄/年x各年龄开始的存活数nx各年龄开始的存活分数lx各年龄死亡个体数dx各年龄死亡率qx生命期望ex各符号的含义：x=按年龄的分段；nx=在x期开始时的存活数目；lx=在x期开始时的存活分数；dx=从x到x+1期的死亡数目；qx=从x到x+1期的死亡率；ex=x期开始时的平均生命期望或平均余年。三.生殖价：是一个某年龄雌体平均地能对未来种群增长所作出的贡献的参数，其计算公式是：其中=x龄雌体的生殖价，x为估计生殖价的该雌体的当时年龄，t为其x龄（包括x龄）以后的各年龄，是最后一次生殖的年龄，lx为存活率，mx为出生率。这个公式表达了x龄雌体的生殖价就是从其x年龄和以后各年龄（到停止生殖为止）的各年龄别出生率与各年龄别存活率乘积之总和。因此，可以把生殖价分为两部分：①现在出生率，因为指的是平均每雌出生率，所以可直接用mx表示；②未来期望的出生率，那应是以后各龄的存活率（lt/lx）与mt的乘积的总和，即个龄雌体的生殖价是随年龄而变化的，它是lx和mx曲线综合而成的。幼年低，因在生殖前期个体的存活率低；老年更低，因老年期出生率和存活率都很低。生殖价是测度个体的出生力和存活力的一种综合性指标，因此它对于讨论生活史的进化问题是很重要的。四.逻辑斯谛增长的数学模型：一种最简单的增长率随种群大小而变化的（因而是具密度影响效应）连续增长模型，就是逻辑斯谛模型，又称为阻滞增长模型，它假定随着种群密度的增加，其密度阻滞效应是逐渐地、按比例地增加的。逻辑斯谛增长是具密度效应的种群连续增长模型，比无密度效应的模型增加了两点假设：①有一个环境容纳量K值；②增长率随密度上升而降低的变化，是按比例的。按此假设种群增长是“S”形的。S型增长曲线的两个特点：①S型增长曲线渐近于K值；②曲线的变化是逐渐的，平滑的，而不是骤然的。（1）逻辑斯谛增长的数学模型：其中：N为种群大小、t为时间、r为种群的周限增长率，K为环境容量。（2）逻辑斯谛方程生物学含义的进一步说明：逻辑斯谛方程微分式的基本结构与指数增长方程相同，但增加了一个修正项。修正项所代表的生物学含义是“剩余空间”或称未利用的增长机会。对这个修正项，可以作如下分析：a.如果种群数量N趋于零，那么项就逼近于1，这表示几乎全部K空间尚未被利用；种群增长接近于指数增长，或种群潜在的最大增长能充分地实现。b.如果种群数量N趋向于K，那么项逼近于零，这表示几乎全部K空间已被利用；种群潜在的最大增长不能实现。c.当种群数量N，由零逐渐地增加到K值，项则由1逐渐地下降为零，这表示种群增长的“剩余空间”逐渐变小，种群潜在的最大增长的可实现程度逐渐降低；并且，种群数量每增加一个个体，这种抑制性定量就是1/K。因此，许多学者将这个抑制性影响称为拥挤效应或称为环境阻力。五.物种形成根据地理物种形成学说，物种形成过程大致分为三个步骤：（1）地理隔离：通常是由于地理屏障引起的，将两个种群彼此隔开，阻碍了种群间个体交换，从而使基因交换受阻；（2）独立进化：两个地理上和生殖上隔离的种群各自独立地进化，适应于各自的特殊环境；（3）生殖隔离机制的建立：假如地理隔离屏障消失，两个种群的个体可以再次相遇和接触，但建立了生殖隔离机制，基因交流已成为不可能的，因而成为两个种，物种形成完成。形成生殖隔离的因素很多，大致可划分为：（1）合子前隔离：发生在合子形成之前，阻碍受精和形成合子。a.栖息地隔离；b.时间隔离；c.行为隔离；d.生殖器官隔离。（2）合子后隔离：发生在合子形成以后，虽然两性配子可以受精并形成合子，但合子没有生活能力，或只能发育为不育的杂种。a.杂种生活能力极弱，或完全不能生活。b.发育过程中的杂种不育。c.F3代受损。物种形成方式，一般为三类：（1）异域性物种形成，即上面介绍的地理物种形成。可分为两大类：①通过大范围的地理分割，分开的两个种群各自演化，形成生殖隔离。②通过种群中少数个体从原种群分离出去，到达它地并经地理隔离和独立演化而成新种。（2）邻域性物种形成。出现在地理分布区相邻的两个种群间的物种形成。在一个分布区很广的物种，由于边缘栖息地环境上的区别，使种群内的次群分化、独立，虽然没有出现地理隔离屏障，也能成为基因流动的障碍，在自然选择的作用下，逐渐形成生殖隔离机制而形成新种。多见于活动性少的动物。（3）同域性物种形成：在母种群分布区内部，由于生态位的分离，逐渐建立起若干子群，子群间由于逐步建立的生殖隔离，形成基因库的分离而形成新种。六.群落的基本特征生物群落是指在相同时间聚集在一定地域或生境中各种生物种群的集合。群落有一些特征，能说明群落是生物种群组合的更高层次上的群体特征。1.物种多样性。区别不同群落的第一个特征是群落是由哪些动植物组层的。组成群落的物种名录及各物种种群大小或数量是衡量群落的多样性的基础。2.生长型和结构。描述群落的另一重要特征是植物的生长型，如乔木、灌木、草本等。生长型有决定群落的分层结构。3.优势度。群落中各个物种，在决定群落的结构和功能上，其作用是不相同的。优势种和从属种等的划分是根据这种需要产生的。4.物种相对多度。组成群落的各个物种，其个体数量相差很大。相对多度是指群落中各物种的个体数量占群落总个体数量的比例。5.群落的空间和时间格局。群落的空间格局包括垂直分层现象和水平格局。群落的时间格局分昼夜相和季节相。群落结构的松散性和边界的模糊性。七.物种-多度分布的三种假说对于群落中物种的多度分布格局，提出了三种假说，都是从各物种分割群落的资源或生态位出发的。1.随机生态位假说。是MacArthur提出的，他假定生态位是一维的，分享生态位的物种，像随机折棒一样，折断的每节长度就是一物种的生态位大小，并彼此不相重叠，几个物种就有几节。按节长度从小到大排列起来就代表了从最稀有种到最优势种的序列。这种假说也称折棒假说，他认为群落中物种的资源分割时随机的。2.生态位优先占领假说。第一位优势种首先占领生态位空间大部，第二位的占领其余下的大部空间，以此类推，到末位的只能占留下的很少空间。3.对数-正太假说。物种对生态位的占有情形，决定于影响种间竞争的一系列条件，诸如微气候、食物资源、空间资源等。由于多因素对每物种的影响，使物种-多度分布为对数正太分布。八.决定多样性等级的因素1.进化时间学说：认为多样性的高低与群落的进化时间有关。热带群落比较古老，进化时间长，并且环境条件稳定，很少经受灾难性的气候变化，所以其群落的多样性较高。相反，温带和极地群落从地质史上讲是比较年轻的，遭受灾难性气候变化较多，所以其群落的种的多样性较低。这就是说，所有的群落都随时间的推移，其种数也越来越多样化，而较年轻的群落还没有足够的时间发展到种类多样化的程度。2.生态时间学说：考虑更短的时间范围，认为物种把分布区扩大到尚未占有的地区需要一定时间。根据这个学说，温带地区的群落是尚未饱和的，但从热带扩大到温带也要有足够的时间，有的物种可能被某些障碍挡住，另一些物种则可能已从热带进入温带。3.空间异质性学说：认为物理环境越复杂多样，即异质性越高，则其动物和植物的区系就越复杂。例如，地形变化越复杂，植被垂直结构越复杂，群落中包含的小生境越丰富多样，栖息在那里的动物种类就越多。支持这种学说的证据如群落的垂直结构越复杂，那里的鸟类和昆虫的种类就越丰富。4.气候稳定学说：认为气候越稳定，变化越小，动植物的种类就越丰富。在长期的进化过程中，地球上唯有热带的气候可能是最稳定的，所以，通过自然选择，那里出现了大量狭生态位的和特化的种类。热带有许多昆虫是狭食性，甚至是单食性的。在高纬度地区，自然选择越有利于具有广适应性的生物。5.竞争学说：认为在物理环境条件严酷的地区，例如极地，自然选择主要受物理因素所控制。但在气候温和而稳定的地区，生物之间的竞争则是物种进化和生态位特化的动力。6.捕食学说：认为因热带的捕食动物较多，捕食者的捕食作用使猎物的数量处于较低的水平，从而减少了猎物相互之间的竞争。竞争的减少又允许有更多种类的猎物，这又转而支持了新的捕食动物。（群落的生物多样性与捕食强度有关的）。7.生产力学说：与气候稳定性学说密切关联。这个学说认为，环境稳定性增加，需要用于调节的能量就减少，于是就有更多的净生产力，而净生产力的增加，又支持了更多的种群，又由于更多的种群就可能有更大的遗传变异性，使种间的联系更得到发展，所以物种形成过程就更快，机会就更多。总之，生产力学说认为，生产的食物越多，通过食物网的能流量越大，种的多样性就越高。九.有关群落性质的两种观点关于群落性质问题，基本上可分为两派：一派认为，群落是一个真实的、有机的实体，它是组成群落的各个种群的有组织的集体；另一派认为，群落在自然界中并非一个实体，而只是生态学家从一个呈连续地变化着的植被中搜集来的一组生物而已。其所以会重复出现这种组合，只是由于对环境的同样的需求。总之，两派争论的实质在于，群落到底是一个有组织的系统，还是一种纯粹偶然的个体集合？前一种的极端代表认为，群落是一种超有机体；后一种的极端代表认为，群落纯粹是人为的、不切实际的抽象。因此，前一种观点可称为机体论学派，而后一种则称为个体论学派。虽然各派学者对群落的性质有不同的看法，但一般来说，群落这个概念包含下列三点：①群落是生物在特定地域中的物种种群的集合体，这是群落定义的最低要求，两派学者都承认；②这种物种组合在空间和时间序列中反复出现，即承认在自然界中确实具有相当稳定的物种所组成的群落型；③还有一些学者认为，群落这个概念是一种动态平衡的系统，当群落受到某种干扰而破坏时，它有再恢复到原来稳定状态的能力。机体论学派认为群落是实体或自然单位，一个群落类型与另一个类型有明显的间断；个体论学派则认为群落是连续的，没有边界，它不过是不同物种种群的偶然的集合。