5种内与种间关系-生态学

2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-1种间和种内的相互作用种内的相互作用的主要形式有竞争、自相残杀和利他等物种间相互作用的形式主要有竞争、捕食、寄生和互利共生正相互作用：偏利共生、原始合作、互利共生负相互作用：竞争、捕食、寄生、和偏害第五章种内、种间关系2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-2§7竞争第五章种内、种间关系§1密度效应§2求偶与婚配§3集群行为§4领域行为与社会等级§5合作和利他行为§6通讯§8捕食作用§9寄生§10共生参考文献思考题2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-3§1.密度效应概念：在一定时间内，当种群的个体数目增加时，就必定会出现邻接个体之间的相互影响。密度效应由出生和死亡、迁入和迁出这两个相互作用决定。密度制约因素非密度制约因素2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-42020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-5（一）最后产量横值法则Y=W•d=KiW－植物个体平均重量d－密度Y－单位面积产量Ki－常数2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-6（二）-3/2自疏法则W=Dd-aW表示自疏过程中平均株干重d表示种群密度2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-7§2求偶与婚配动物的求偶行为及性选择动物的求偶行为性选择理论婚配体制植物的性选择2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-8求偶行为的复杂性求偶行为的生态学意义雌性动物的择偶标准动物的求偶行为2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-9求偶行为的复杂性①鸣叫、鸣啭、发声；②体色显示，发光；③释放分泌物；④身体接触；⑤舞蹈和婚飞；⑥求偶喂食；⑦象征性营巢；⑧装饰求偶场；⑨公共竞技场求偶等。2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-10求偶行为的生态学意义①吸引异性；②防止与异种个体杂交；③激发对方的性欲望；④选择最为理想的配偶。2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-11雌性动物的择偶标准①选择性功能正常者作配偶；②选择具有优质基因的异性；③选择占有优质领域和资源的雄性个体作配偶；④选择有遗传互补性的异性作配偶。2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-12性选择理论Darwin的理论性选择（sexualselection）一词首先被达尔文在1871年所使用，主要是指通过选择使某一性个体在寻求配偶时获得比同性其他个体更有竞争力的特征。达尔文设想性选择是通过两种方式发生的：①性内选择；②性间选择。Fisher的理论建立在主动选择基础上的性选择可以导致性二型特征的进化。Trivers的理论在雄性不承担任何抚育后代责任的物种中，如果雌性个体具有足够的辨别力，使它所选择的配偶所具有基因质量优于自身，那么，进行有性生殖仍然是有利的。2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-13婚配体制的形式多配制一雄多雌：海狗科(Otaridae)一雌多雄：距翅水雉（Jacanaspinosa）单配制:天鹅（Cygnus）决定婚配体制的环境因素主要生态因素可能是资源的分布，主要是食物和营巢地在空间和时间上的分布情况。婚配体制2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-14§3集群行为集群的意义对被捕食者的好处：不容易被捕食者发现；提高警觉性；稀释效应；集体防御；迷惑捕食者；避免使自己成为牺牲品。对捕食者的好处：通过信息交流更快地找到食物；提高猎食成功率；便于捕捉较大的猎物；有利于捕食者在与其他捕食者的竞争中取胜。2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-15§4领域性与社会等级领域性（territoriality）:动物的个体、家庭，甚至社群所占据的、并积极保卫不让同种其它个体侵入的空间，称领域（territory）。这种占有领域的行为称领域行为，这种现象称领域性。动物的领域随占有者的体重而变化，受食物品质影响，领域面积随生活史而变化。领域的特征与意义：领域的主要特征有三点：①领域是一个固定的区域，且大小可调整；②领域受积极保护；③领域的使用是排他性的。领域使动物可以得到充足的食物，减少对生殖活动的外来干扰，使安全更有保障。2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-16社会等级社会等级（socialhierarchy）:一群同种动物中，各个体的地位有一定的顺序性。其基础是支配—从属关系。支配—从属关系有三种基本形式：独霸式：群体内只有一个个体支配全群，其他个体都服从它而不再分等级。单线式：群内个体成单线支配关系，甲制乙，乙制丙．．．以此类推。循环式：甲制乙，乙制丙，而丙又制甲的形式。2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-17§5合作行为和利他行为合作（cooperation）行为是动物界常见现象。指个体通过相互联合，从而对彼此间有利的行为。合作常常是暂时性或过渡性的，但也可能是长久性的。亚洲黄猄蚁（Oecophyllasmaragdina）的协同织巢活动缟獴（Mungosmungo）和犀鹃（Crotophagasulcirostris）的生殖合作利他（altruism）行为是指一个体牺牲自我而使社群整体或其他个体获得利益的行为。利他行为可以对直系亲属、近亲家族、整个群体有利。普通吸血蝠（Desmodusotundus）的反哺行为白额蜂虎（Meropsbullockoides）在生殖季节充当帮手2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-18§6通讯视觉通讯萤火虫（Photinuspyralis）通过每隔一定的时间发光的应答进行求偶活动。听觉通讯蟾蜍和鸟的鸣叫求偶、蝙蝠和鲸等通过回声定位进行个体间的交流。化学通讯昆虫、哺乳动物等释放性信息素招引异性。接触通讯鸟类和兽类的理毛。电通讯电鳗等鱼类通过放电进行通讯。2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-19§7竞争竞争的性质种内竞争种间竞争自然种群的竞争和生态位分化2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-20竞争（competition）是利用有限资源的个体间的相互作用。在同种个体间发生的竞争叫种内竞争（interspecificcompetition），在不同种个体间发生的竞争叫种间竞争（intraspecificcompetition）。资源竞争的二种作用方式：相互干扰性竞争资源利用性竞争似然竞争竞争的特征：不对称性；对一种资源的竞争影响对另一种资源的竞争结果。竞争的性质2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-21他感作用他感作用（allelopathy）：某些植物能分泌一些有害化学物质，阻止别种植物在其周围生长，这种现象称他感作用,或叫异株克生。他感作用例子：北美的黑胡桃（Juglansnigra）抑制离树干25m范围内植物的生长，其根抽提物含有化学苯醌，可杀死紫花苜蓿和番茄类植物。2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-22种内竞争同样年龄大小的固着生活生物中,竞争个体不能通过运动逃避竞争，因此竞争中失败者死去,这种竞争结果使较少量的较大个体存活下来，这一过程叫自疏（shlf-thinning）。自疏导致密度与个体大小之间的关系在双对数作图时，具有－3／2斜率，称Yoda–3/2自疏法则（Yoda–3/2law）。密度制约扩散领域性自疏适合度下降竞争2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-23种间竞争当两物种利用同样的有限资源时，种间竞争就会发生。种间竞争的例子：原生动物双核小草履虫(Parameciumaurelia)和大草履虫(P.caudatum)。当二种在一起培养时，由于前者生长快，最后大草履虫死亡消失。硅藻星杆藻(Asterionellaformosa)和针杆藻(Synedraulna)。后者对硅酸盐的利用率高，当二者在一起培养时，前者被淘汰。入侵杂草。种间竞争的模型洛特卡-沃尔泰勒(Lotka-Volterra)模型植物竞争模型2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-242020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-25洛特卡-沃尔泰勒(Lotka-Volterra)模型逻辑斯缔模型:dN/dt=rN(K-N)/KLotka-Volterra竞争模型(Lotka,1925;Volterra,1926)当两种共存时,种群的增长方程:dN1/dt=r1N1(K1–N1)/K1dN1/dt=r1N1(K1-N1-αN2)/K1dN2/dt=r2N2(K2–N2)/K2dN2/dt=r2N2(K2-N2-N1)/K2N1、N2分别为两个物种的种群数量；K1、K2分别为两个物种种群的环境容纳量；r1、r2分别为两个物种种群增长率。2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-26两个物种平衡时的条件dN1/dt=0N1＝K1-αN2N1=0,N2=K1/αN2=0,N1=K1dN2/dt=0N2＝K2–N1N2=0,N1=K2/N1=0,N2=K2表示物种2对物种1的竞争抑制效应表示物种1对物种2的竞争抑制效应2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-27两物种种群的平衡线dN1/dt=0dN1/dt0dN1/dt0dN2/dt0dN2/dt=0dN2/dt0N1N2N2N1K1/αK2/K2K12020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-28N1取胜,N2灭亡K1K2/,K2K1/αN2超过环境容纳量而停止增长,N1继续增长N1取胜,N2被排挤掉K1/αK1K2/K2N1N2·2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-29N1灭亡,N2取胜K1K2/,K2K1/αN1超过环境容纳量而停止增长,N2继续增长N2取胜,N1被排挤掉K1/αK1K2/K2N1N2·2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-30不稳定共存K1K2/,K2K1/αN1继续增长,N2也继续增长N2和N1出现不稳定的平衡点K1/αK1K2/K2N1N2·2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-31稳定的共存K1K2/,K2K1/αN1超过环境容纳量而停止增长,N2也超过环境容纳量而增长N2和N1被出现稳定的平衡点K1/αK1K2/K2N1N2·2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-32竞争的结局种内竞争强度种间竞争强度竞争结局2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-33植物的竞争模型输入比率=物种甲（N1）播种的种子数/物种乙（N2）播种的种子数输出比率=收获时物种甲（N1）种子数/收获时物种乙（N2）种子数2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-34植物竞争中四种可能的结果2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-35生态位(niche)是物种在生物群落或生态系统中的地位和作用。也指在自然生态系统中一个种群在时间、空间上的位置及其与相关种群之间的功能关系。多维生态位空间(multidimensioanlnichespace)：影响有机体的环境变量作为一系列维，多维变量便是n-维空间，称多维生态位空间，或n-维超体积(n-diensionalhypervolume)生态位。营养生态位：生态位是物种在生物群落中的地位与功能作用，重点在能量关系上。基础生态位(fundamentalniche)：生物群落中，某一物种所栖息的理论上的最大空间，称为基础生态位。实际生态位(realizedniche)：生物群落中物种实际占有的生态位空间称实际生态位。生态位2020/1/12南京信息工程大学·《生态学》5-36Hutchinson生态位模式图S1S2湿度温度生态位重叠2020/1/12南京信息工程