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1、 复合 集合 种群理论及其在物种保护中的意义 搜集资料 PPT制作 PPT讲解 集合种群的概念集合种群是指一相对独立地理区域内各局域种群的集合 各局域种群通过一定程度的个体迁移而使之连为一体 集合种群理论是生态学的分支领域 空间生态学的主要研究途径之一 它关注的是局域种群之间个体迁移的动力学后果 以及具有不稳定局域种群物种的区域续存的条件 集合种群的特点为了便于鉴别哪些物种适于集合种群研究 一般如果一个系统满足下列四个标准 就可以说它是一个典型的集合种群 条件1 适宜的生境以离散斑块形式存在 这些离散斑块可被局域繁育种群占据 条件2 即使是最大的局域种群也有灭绝风险 否则 集合种群将会因最大局
2、域种群的永不灭绝而可以一直存在下去 从而形成大陆 岛屿型集合种群 条件3 生境斑块不可过于隔离而阻碍局域种群的重新建立 如果生境斑块过于隔绝 就会形成不断趋于集合种群水平上的灭绝的非平衡集合种群 条件4 各个局域种群的动态不能完全同步 如果完全同步 那么集合种群不会比灭绝风险最小的局域种群续存更长的时间 这种异步性足以保证在目前环境条件下不会使所有的局域种群同时灭绝 复合种群理论模型1 Levins模型2 斑块型3 大陆 岛屿型4 卫星型5 完全隔绝型6 多物种复合种群动态模型7 复合种群动态预测模型8 遗传学模型 集合种群理论的主要研究对象是将空间看成由生境斑块构成的网络 把种群在空间和时间
3、上的异质性有机地结合起来 分析其动态效果 包括迁移 消亡和定居等生态过程 当物种处于破碎化的生境中时 集合种群模型能够真实地模拟物种之间 景观与物种之间相互作用的关系 并对此做出较为准确的预测 集合种群理论提出了一个不同于传统生态学理论的平衡观点 平衡在这些模型中是区域性的而不是局域性的 即使局域间相互作用是不稳定的或不平衡的 物种存在和稳定的方式是通过区域进行的 其基本观点是 由于统计随机性和环境因素 局域种群可能随时消失和产生 但整体可以是稳定的 集合种群的理论单物种集合种群理论其研究成果主要反映在最优的害虫防治对策 群体选择以及种间竞争等方面 多物种集合种群理论由于其他物种在斑块中存在
4、如竞争 种间斗争 捕食等 潜在地影响了灭绝和生存 所以Levins模型被发展成为两个物种相互作用的集合种群模型和多物种相互作用的集合种群模型 称为集合群落的研究 使得集合种群理论不断完善 集合种群理论的在物种保护中应用 举例 1 集合种群理论的应用范围随着人口的持续增长 对自然资源的需求也在不断的增加 从而造成的环境污染 植被破坏 土地退化 水资源短缺 生物多样性丧失等增加了对自然生态系统的胁迫 人类活动对生态系统多样性的影响中 以生境的破碎和栖息地的消失最引人注目 据估计 67 的珍稀 濒危动物因为栖息地的破坏而濒临灭绝 所以人类面临着恢复 保护和合理开发自然资源的挑战 生态恢复的概念便应运
5、而生 认为 生态恢复就是再造一个自然群落 或再造一个自我维持 并保持后代具持续性的群落 2 集合种群平衡观原则随着科技的进步 许多自然景观受人类活动的影响很大 以致发生剧烈的动态变化 生活于其中的集合种群远远不能达到平衡态 在最糟糕的情况下 当前的斑块网络可能已经过于破碎 再也无法支撑一个有活力的集合种群 这时除非栖息地的丧失及生境的破碎得以逆转 否则集合种群将会很快灭绝 Hanski等发现生活于芬兰的94种蝴蝶中 就有10种是属于这种趋于灭绝的非平衡状态 2 集合种群平衡观原则随着科技的进步 许多自然景观受人类活动的影响很大 以致发生剧烈的动态变化 生活于其中的集合种群远远不能达到平衡态 在
6、最糟糕的情况下 当前的斑块网络可能已经过于破碎 再也无法支撑一个有活力的集合种群 这时除非栖息地的丧失及生境的破碎得以逆转 否则集合种群将会很快灭绝 Hanski等发现生活于芬兰的94种蝴蝶中 就有10种是属于这种趋于灭绝的非平衡状态 事实上 由于景观的严重破碎化 很难确定某一具体集合种群是否处于随机平衡状态下 通常是很难平衡的 也就不知道目前破碎景观中到底有多少局域种群以后还可以续存 因此 最好的办法应该是 在进行生态恢复时 考虑到近期的环境变化很大 就应当假定许多集合种群处于不平衡状态之中 首先把人为干扰降低到最小程度 促进栖息地和生境质量的改善 达到景观内部结构恢复的目的 并协调群落中的
7、种间关系 3 最小可存活集合种群原则在生境破坏的早期阶段 剩下的适宜生境仍能很好的连接 种群主要受到生境丧失的影响 随着生境破坏的加大 剩余生境碎片间的连接度降低 从而扩大了生境丧失的影响 导致物种对适宜生境强烈的非线性反应 即种群密度急剧下降 同时一系列的反馈作用增加区域随机性 这一过程被称为 灭绝漩涡 因此 在这种情况下 进行人工恢复性干预 如人为迁移增大种群间的交流 并进一步增加生境斑块数 可能是一种较为稳妥的管理形式 在我国 扬子鳄近几十年来尽管也设立了保护区进行保护 但是其数量仍在急剧地下降 已经到了不足150条 且已明显分为至少18个互相隔离的局域种群 很明显 扬子鳄已于 灭绝漩涡
8、 阶段 其自然恢复已然不可能 所以对扬子鳄进行人工恢复性干预 包括人工迁入增加局域种群的数量 对一些适合的空池塘 栖息地 进行人工引入以增加斑块数等 可能是一种较为可行的方法 4 最适生境斑块密度原则进行生态恢复时 如果斑块之间的距离太远以至于再定居及通过迁入 避免种群灭绝的拯救效应都难于实现的话 那么即使有大量的小生境斑块也无法保证集合种群长期存活下去 英国的小蝴蝶保护区的失败就是一个例子 几十个相互隔离的珍稀和濒危蝴蝶种群在20hm2范围内 由于相互间隔离 降低了斑块之间迁入的可能性 结果均趋于灭绝 其中3个种群已完全灭绝 我国国家一级保护动物四川梅花鹿现存数量约800只 其分布区有3个
9、即特布分布区 630 650只 巴西分布区 130 150只 和白河布区 30 45只 相互之间的距离在60km以上 并且已无任何廊道相连 各分布区中的鹿相互间已没有交流的可能性 形成了3个完全隔离的种群 因此 在实施其保护规划时 除了要建立廊道使之互相连通外 应考虑按照最适斑块密度原则 在3个分布区之间建立多个生境斑块进行保护性恢复 使之在数年后达到梅花鹿适宜的生境 这样不仅增加了斑块数量 也降低了斑块间的距离 使不同种群梅花鹿之间的迁徙成为可能 从而提高种群的生存力 5 高质量生境斑块原则一个集合种群能否生存乃至增长依赖于物种的内在特征 局域动态和迁移活动 和生境的空间结构 所以空间结构对
10、物种的生存是十分重要的 例如 对网蛱蝶来说 低矮的干草甸通常对幼虫的生长和存活有利 但在很干燥的夏季 寄主植物可能会枯萎 造成幼虫死亡率激增 可见要保证不被枯萎 就必须有较高的生境质量 通常较稳定的大种群占有较高质量的大生境斑块 所以保持这些斑块将有利于物种的长期生存 对不同的物种来说 生境质量的高低是不同的 取决它们的选择喜好 如芬兰的网蛱蝶有两种喜好寄主植物 因此该生境质量决定于这两种寄主植物的比例和它们形成的空间结构 所以在进行生态恢复时 要围绕这两种寄主植物展开措施 北美斑枭则要求增加大的老树在森林中的比例 物种保护的目的就是要保持生物的多样性和维持生态系统的正常运转 这些需要在生态恢
11、复的基础上才能完成的 目前常见的保护措施包括建立保护区和实行迁地保护等 它们都是一个循序渐进的过程 不可一蹴而就 因为通过大范围内进行生态恢复 不仅在操作上十分困难 而且其可行性也值得商榷 在这种情况下 集合种群理论在物种的生态恢复性保护方面就更具现实意义 集合种群应用的前景相对于迁移能力弱 种群数量小的物种来说 栖息地片断化有重要影响 因为栖息地片断化造成种群分布的隔离 除了直接对动物个体产生不利影响外 还会引起种群交流受阻 势必阻碍种群间的基因流动和杂交 久而久之 近亲繁殖增加 导致种群生存能力下降 种群退化 物种有走向灭绝的可能对种群数量小且其栖息地已经片断化的珍贵濒危物种采用集合种群理
12、论进行研究 了解其栖息地受胁的现状 对于保护珍稀濒危物种 维护生物多样性和保持生态平衡有重要的现实意义 意义不同的动物种喜好不同的植物组成和空间结构 具有特殊的群体选择性 同时其迁移能力和扩散能力迥异 所以任何物种的保护措施之一没有可比性 因此 在应用集合种群理论进行生态恢复时 应针对不同的物种应采用不同的方法 目前 利用集合种群模型设计物种管理计划时 存在一个基本的问题 那就是需要长时间收集有关的详细资料 许多物种长期经历着生境破碎化过程 而我们还没有采取有效保护的措施 当破碎化达到一个生态极限时 种群衰退已经十分明显 这时对他们的保护就显得太迟了 因此 随时监控种群动态 预先进行保护和管理才是良策 由人为影响的差异 不同的物种处于不同的阶段 当物种还存在较大的种群时 应该重点保护大种群 因为大种群在生态系统中对物种的生存有重要的作用 当大种群消失时 保护的重心应是注重连续性 维持斑块间的最小距离 这有利于物种的迁移和拯救效应 当以上都不能达到时 那就需要采取强有力的措施 来加强生境恢复 如实施人工迁移和重引入来代替自然扩散 如果成功地运用集合种群动态理论 可望从生物多样性演化的生态与进化过程上寻找到保护珍稀濒危物种的规律 从而实施生态恢复的对策
