13-种群生态学1

1个体种群第三章、种群生态学第三章、种群生态学„第一节．种群的概念和特征„第二节．种群的数量动态„第三节．种内和种间关系„种群生物学：研究种群的结构、形成、发展和运动变化过程规律的科学种群遗传学：研究种群的遗传过程2种群生态学：研究种群内各个成员之间、它们与其他种群成员之间、它们与周围环境中的生物和非生物因素之间的相互关系种群生态学的意义„生物资源的保护和利用„生物防治„珍稀和濒危物种的保护„农林牧渔业生产„人口控制第一节．种群的概念和特征„种群的概念„种群的特征一、种群基本定义„1、物种是由许多群体组成的生殖单元,与其它单元生殖隔离,它在自然界中占有一定的生境位置。（Mayr，1982）„物种的特征¾种是最基本的分类单元，是自然界中的真实存在；¾种内可以自由交配，可以生殖具有生殖力的后代；¾同种个体共有遗传基因库，与其他物种生殖隔离；¾种内个体具有相同的或相似的形态特征；¾物种是可随时间而进化改变的个体集合，物种的分化使得物种适应不同的局部环境2一、种群基本定义„2、种群population种群是物种下的一个繁殖单元,是种内占有一定空间和时间的繁殖群，是同一物种个体的集合体。种群是物种在自然界的存在单位，是繁殖单位、进化单位。种群包括以下三个方面内容：„种群是由同种个体组成；„种群占有一定的领域；„种群是同种个体通过种内关系有机组成的一个整体。种群是物种在自然界的存在单位同一物种的包括不同的种群种群1种群2种群3种群4种群之间存在不同程度的地理隔离和生殖隔离种群1种群2亚种1亚种2物种1物种2种群亚种新种时间种群是物种在自然界的是繁殖单位、进化单位。——种群隔离是新物种形成的必要条件个体vs.群体基因频率寿命期望年龄结构性别比例死亡率出生率群体特征基因型寿命年龄性别死亡出生个体特征二种群的基本特征„1种群的密度„2种群的分布型„3出生率和死亡率„4种群的年龄结构„5种群的性别比例„6种群的多型现象„种群的特征：一般认为，种群具有三个方面特征：空间特征、遗传特征、数量特征1种群的密度„种群动态：种群大小或数量在时间上和空间上的变动规律。它是种群生态学的核心问题，31种群的密度„绝对密度：单位面积或空间的实有个体数„总数量调查„取样调查•样方法•标记重捕法•去除取样法„相对密度：数量的相对高低„直接数量指标„间接数量指标1种群的密度调查方法（1）绝对密度的调查方法A总数量调查B取样调查samplingmethodi.样方法useofquadratesii.标记重捕法mark-recapturemethodsiii.去除取样法removalsamplingi.样方法useofquadrates条件：1样方必须具备代表性，可以随机取样。2样方面积达到全部面积的一定比例调查的实施„熟悉调查区域，布设样点„调查前的技术培训„野外调查„测量和记录数据标记方法一：鸟的环志„鸟类环志是根据标记个体研究鸟类生活史、种群动态，特别是研究鸟类运动的一种研究方法，即在鸟类集中的地点（繁殖地、越冬地或迁徙中途停歇地）捕捉鸟类，将带有国家环志中心通讯地址和唯一编号的特殊金属环或彩色塑料环固定在鸟的小腿或跗蹠上，然后在原在放飞，以便在其它地点再次捕捉或观察到。„窄义的鸟类环志，仅指使用金属环的标记方法。这种刻有环志国家通讯地址和唯一编号的特殊金属环叫做鸟环，一般由耐磨损和耐腐蚀的较轻金属材料（铝合金或铜镍合金）制成。„广义的鸟类环志，泛指各种鸟类标记手段，包括无线电跟踪和卫星跟踪。苇鹀4我国鸟类环志概况兽类：„刺青„耳标„染色„无线电颈圈„芯片„其他„ii.标记重捕法mark-recapturemethodsN/M=n/mN=M*n/m39*34N=15=88.4前提假设:„目标种群在抽样期间没有出生,死亡,迁入与迁出,并且在实验中包含相对短的时间区间;„标记在第二次捕捉时不被丢失;„标记的个体不应比未标记的个体承受更高的死亡率;„标记的和未标记的个体能混合自如,其空间分布是一样的;„在第二次捕捉中,所有个体,标记的和未标记的,被捕捉的概率相等„B取样调查samplingmethod„iii.去除取样法removalsampling1种群的密度A直接数量指标----捕捉trapping夹日法：在同一生境中，沿直线或方格布夹100个，或用其他方案进行捕鼠，将结果用捕获百分率表示。其他：黑光灯、动物陷阱、收集浮游生物的生物网等。B间接数量指标i粪堆计数、洞穴、鸣叫、毛皮收购量等ii鸣叫计数iii毛皮收购记录iv单位鱼捞努力的鱼数或生物量v动物活动痕迹，如洞穴、足迹、巢等（2）相对密度的调查方法5二种群的基本特征„1种群的密度„2种群的分布型„3出生率和死亡率„4种群的年龄结构„5种群的性别比例„6种群的多型现象2种群的分布型„种群内个体在其生存空间中的配置方式，称为内分布型或种群空间分布格局。内分布型类型及其成因随机分布均匀分布集团分布randomspacedclumped均匀型（uniform）„种内个体之间的竞争„自毒作用„环境条件呈均匀分布„优势种呈均匀分布„虫害随机型（random）„环境资源在水平方向上的分布均匀一致„种群成员之间的相互作用不导致任何形式的吸引与排斥„某一主导因子呈随机分布集群型（clumped）„环境资源的不均匀性，富饶与贫乏相间„以母体为扩散中心„种间关系„动物的社会行为、生殖方式、地理因素等6确定分布型的方法„最常用方法：方差与平均数比率s2/m,„s2/m1均匀s2/m＝1随机s2/m1成群nfxm∑=[]1/)()(222−−=∑∑nnfxfxsx：样方中某种个体数，f：含x个体样方出现频率，n：样本总数影响内分布型的因素„植物的形态结构特点„环境因素的配置„生物之间的相互作用„植物的生长发育阶段a幼年、小灌木呈集群分布；b中灌木呈随机分布；c大灌木呈均匀分布沙漠蝗在行军沙漠蝗在行军沙漠蝗挡住前进的道路沙漠蝗挡住前进的道路蝗虫到来遮天蔽日蝗虫到来遮天蔽日7蝗虫过后，一片空蝗虫过后，一片空二种群的基本特征„1种群的密度„2种群的分布型„3出生率和死亡率„4种群的年龄结构„5种群的性别比例„6种群的多型现象3出生率和死亡率种群数量迁入迁出出生死亡最大出生率:在最适宜条件下的出生率,是一个常数这时的出生率只受生理因素的制约,不受其它不利因素的影响,使种群内在的繁殖力得到最大程度的发挥实际出生率:受生殖潜力和各种生态因子的制约最低死亡率:理想的理论值种群中个体的死亡完全是由于自然衰老而致,决定于生物的平均生理寿命实际死亡率:生理寿命+环境条件出生率:生物产生新个体的能力,单位时间内每1000个个体所产生的个体数；或者,单位时间每雌的产仔数死亡率:种群内个体的死亡的比例,每1000个个体内死亡数3出生率和死亡率A相关概念3出生率和死亡率B影响出生率的因素i性成熟的速度（世代generation）ii每次产仔数量(窝仔数littersize)iii每年繁殖次数（繁殖间隔）。二种群的基本特征„1种群的密度„2种群的分布型„3出生率和死亡率„4种群的年龄结构„5种群的性别比例„6种群的多型现象84种群的年龄结构„年龄结构，年龄金字塔„增长型，稳定型，衰退型。年龄结构4种群的年龄结构北京市人口年龄结构类型(国际通用标准)单位：%34.430.527.230以上20-3020以下年龄中位数（岁）62.031.525.230以上15-3015以下老少比8.46.35.67以上4-74以下老年（65-）13.620.222.430以下30-4040以上少儿（0-14）200019901982老年型成年型年轻型项目摘自《世纪之交的北京人口》„20世纪90年代初我市人口的年龄结构类型处于由成年型向老年型过渡的阶段，到2000年人口的年龄结构类型已经完全转变为老年型。人口老化形势将更加严峻，老年人口问题也会日益突出，我们将受到“银色浪潮”的冲击。北京市人口年龄结构类型(国际通用标准)摘自《世纪之交的北京人口》二种群的基本特征„1种群的密度„2种群的分布型„3出生率和死亡率„4种群的年龄结构„5种群的性别比例„6种群的多型现象9种群的性别比例(sexratio)种群中雄性和雌性个体数的比例，通常用100个雌性的雄性数来表示，如125:100=雄:雌性比在不同生长期间的变化性比Sexratio不同生物种群的性比刚出生时:雄雌青年时期:雄=雌老年时期:雄雌一些鸟类（距翅水雉）,多数昆虫:1人猿等高等动物：1:1白头叶猴、社会性昆虫:1摘自《世纪之交的北京人口》106.7461228653551265832000106.6054873584951133681990106.3048874519441008181982105.463380635652694581964107.562863630799594351953女男合计性别比（以女性为100）总人口普查年份单位：万人中国人口和性比，数据自二种群的基本特征„1种群的密度„2种群的分布型„3出生率和死亡率„4种群的年龄结构„5种群的性别比例„6种群的多型现象6种群的多型现象„由于环境因素的作用，种群内的个体在形态、生殖力、体重、色斑以及其他生理生态习性上产生差异，因而产生种群内不同的生物型，这种情况称为种群的多型现象。„例：东亚飞蝗，蚜虫10蚜虫无翅型有翅型第三章、种群生态学„第一节．种群的概念和特征„第二节．种群的数量动态„第三节．种内和种间关系第二节．种群的数量动态„一、生命表和存活曲线„二、种群的增长„三、种群的数量变动与相对稳定性1、什么是种群生命表„生命表是指列举同生群在特定年龄中个体的死亡和存活比率的一张清单，是最清楚、最直接地展示种群死亡和存活过程的一览表。„同生群(cohort)——同时出生的个体种群。生命表的作用（意义）„综合记录了生物体生命过程的重要数据；„系统表示出种群完整生命过程；„研究种群数量动态必不可少的方法。2、生命表的构成exTxLxqxdxlxnxx•x:年龄、年龄组或发育阶段•nx;本年龄组开始时存活个体的数量•lx:特定年龄存活率，在年龄组开始时存活个体的百分数,nx/n1•dx:特定年龄死亡数，本年龄组期间的死亡个体数•qx:特定年龄死亡率，dx/nx•Lx:本年龄组期间平均个体数，（nx+n(x+1))/2•Tx: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，Tx=ΣLx,T0=L0+L1+L2……,T1=L1+L2+L3……•ex:生命期望，表示X年龄组的个体，按照生命表的条件可以平均存活的时间长度，ex=Tx/nx113、生命表的主要类型„(1)、特定时间生命表（静态）„根据在某一时刻对种群的年龄分布频率的取样分析而获得，反映了种群在某一特定时刻的剖面„适用于世代重叠的生物„例:一个假定的特定时间生命表„xnxdxLxTxex1000qx„1100030085021802.18300„270020060013301.90286„35002004007301.46400„43002002003301.10667„510050751301.30500„6503035551.10600„7201015201.00500„81010550.50100„(2)、特定年龄生命表（动态）„从同时出生或同时孵化的一群个体开始，跟踪观察并记录其死亡过程，直至全部个体死亡为止。„适用于世代不重叠的生物，如一年生的草本植物，一化性昆虫。3、生命表的主要类型年龄x存活数nx存活率lx死亡数dx死亡率qxLxTx生命期望ex0142.01.00080.00.5631022241.58162.00.43728.00.452481221.97234.00.23914.00.41227742.18320.00.1414.50.22517.75472.35415.50.1094.50.29013.2529.251.89511.00.0774.50.4098.75161.4566.5