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1、第五章 种内与种间关系,教学重点： 种内关系 种间竞争,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,种间相互作用的基本类型, 得利； 表示受损；0 无明显影响,种内关系,密度效应 动植物的性行为 他感作用,最后产量衡值法则,在一定范围内，当条件相同时，不管一个种群的密度如何，最后产量差不多总是一样的 Y单位面积产量，植物个体平均重量，d为密度，Ki常数 原因：一定环境下的资源承载力是一定的；密度增加时，竞争加强，生长率下降，个体变小,
2、-3/2自疏法则,自疏现象：同一种植物因密度引起的个体死亡 自疏导致的密度和个体重量的关系： 双对数曲线斜率为 -3/2,故称为-3/2自疏法则。,黑麦草的自疏现象,性别生态学,内容：性别关系类型、动态及环境因素对性别的影响 植物的性别系统 动物的婚配制度,两性细胞的结合与亲代投入,亲代投入 无性繁殖和有性繁殖的利弊 无性生殖：迅速占领生境、保证遗传的稳定性 有性生殖：产生不同基因型的后代、适应变化的环境 红皇后效应：病原体-宿主的相互作用,植物的性别系统,雌雄同花(两性花) 同株异花(单性花) 雌雄异株：原因环境因素和进化策略 减少同系交配的机率，具异型杂交的优越性； 回避两性间竞争的对策；
3、 脊椎动物传粉造成的压力。,动物的婚配制度,婚配制度是指种群内婚配的各种类型，包括配偶的数目，配偶持续时间，以及对后代的抚育等。 婚配制度的类型 单配制（monogamy） 一雄多雌制(polygamy) 多配制 一雌多雄(polyandry) 美国生态学家Wilson 认为：高等动物最常见的婚配制度是一雄多雌制，而一雄一雌的单配偶制则是由原始的一雄多雌的多配偶制进化而来的。,决定婚配制度类型的环境因素,决定动物婚配制度的主要生态因素是食物资源和营巢地在空间和时间上的分布。如果资源丰富且分布均匀，则有利于产生一雄一雌的单配偶制，如果资源丰富但分布呈斑点状，则容易形成多配偶制。 自然界中，资源丰
4、富与不丰富，分布均匀与不均匀，均可视为一个连续的变化。单配偶制与多配偶制的相对利弊关系随资源连续变化产生相应变化，当利弊相平衡时，资源分布状况称为多配偶阈值，超过此值，多配偶制将比单配偶制更加有利。,婚配制度的类型,一雄多雌制 是最常见的一种婚配制度。雄性不参加育幼，但保护领域及其闺房。 一雌多雄制 是很稀见的一种动物婚配制度，典型的例子是距翅水雉。与一雄多雌制相反，伏窝和育雏由雄性负担。雌性个体大于雄性，更具有进攻性，可协助雄鸟保护领域。 单配偶制 是比较少见的一种婚配制度，只见于鸟类，尤其是晚成鸟，以一雄一雌制较为普遍，原因是因为其幼雏的发育很不完全，需要双亲的共同抚育。,领域性,领域（t
5、erritory）是指由个体、家庭或其它社群单位所占据的，并积极保卫不让同种其它成员侵入的空间。 以威胁、直接进攻驱赶入侵者等，称为领域行为。 具领域性（territoriality）的种类在脊椎动物中最多，尤其是鸟兽。 规律： 领域面积随其占有者的体重而扩大 领域面积受食物品质的影响 领域面积和行为往往随生活史，尤其是繁殖节律而变化,领域性,领域的主要特征有三点： 领域是一个相对固定的区域，大小可调整； 领域受积极保护； 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。,社会等级（social hierarchy）是指动物种群中各个动物的地位具
6、有一定顺序的等级现象。 等级形成的基础是支配行为，或称支配-从属关系。 社会等级的优越性包括优势个体在食物、栖所、配偶选择中均有优先权，这样保证了种内强者首先获得交配和产生后代的机会。从物种种群整体而言，有利于各族的保存和延续。 领域性和社会等级是两类重要的社会性行为，与种群调节有密切联系种群行为调节学说,社会等级,他感作用,他感作用：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。 他感作用中植物的分泌物称做克生物质。,他感作用,他感
7、作用的生态学意义： 他感作用与歇地现象：对农林业生产和管理具有重要意义。 他感作用与植物群落中的种类组成：对植物群落的种类组成有重要影响，是造成种类成分对群落的选择性以及某些植物的出现引起另一类消退的主要原因之一。 他感作用与植物群落的演替：是引起植物群落演替的重要内在因素之一。,种间竞争,概念 两种或多种生物因利用共同资源而产生的使其受到不良影响的相互关系称为种间竞争 竞争结果 一方获胜，另一方被抑制或消灭 竞争能力 生态习性 生活型 生态幅度,高斯假说,高斯假说(竞争排斥原理),高斯假说：这就是当两个物种利用同一种资源和空间时产生的种间竞争现象。两个物种越相似，它们的生态位重叠就越多，竞争
8、就越激烈。 竞争排斥原理：在一个稳定的环境内，两个以上受资源限制的、但具有相同资源利用方式的物种，不能长期共存在一起，也即完全的竞争者不能共存。,星杆藻(Asterionella)和针秆藻(Yynedra),资源分离,Lotka-Volterra模型,假设两个物种，单独生长时增长曲线为逻辑斯蒂模型 若将两个物种放在一起，他们发生竞争，从而影响其他种群增长。 假设表示在物种1的环境中，每存在一个物种2的个体，对于物种1的效应。表示在物种2的环境中，每存在一个物种1的个体，对于物种2的效应，则有逻辑斯蒂方程：,两物种种群的平衡线,dN1/dt=0,dN1/dt0,dN1/dt0,dN2/dt0,d
9、N2/dt=0,dN2/dt0,N1,N2,N2,N1,K1/,K2/ ,K2,K1,N1取胜, N2灭亡,K2/K1 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/,K1,K2/ ,K2,N1,N2,N1灭亡, N2取胜,K1/K2，K2/K1 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/,K1,K2/,K2,N1,N2,不稳定共存,K1/K2，K2/K1 N1继续增长,N2也继续增长 N2和N1出现不稳定的平衡点,K1/,K1,K2/ ,K2,N1,N2,稳定的共存,K1/K2，K2/K1 N1超过环境容纳量而停止增长,N2也超过环
10、境容纳量而增长 N2和N1出现稳定的平衡点,K1/,K1,K2/,K2,N1,N2,植物的竞争模型,输入率=物种甲（N1）播种的种子数/物种乙（N2）播种的种子数 输出率=收获时物种甲种子数/收获时物种乙种子数,输出率,输入率,植物竞争中四种可能的结果,输出率,输出率,输出率,输出率,输入率,输入率,输入率,a N1取胜；b N2取胜；c 稳定平衡；d 不稳定平衡,输入率,b,a,c,d,生态位理论,生态位 (niche) 在自然生态系统中一个种群在时间、空间上的位置及其在相关种群之间的功能关系 基础生态位和实际生态位 基础生态位：物种能栖息的、理论上最大的空间 实际生态位：物种实际占有的空间
11、,多维生态位空间：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-维超体积生态位。,生态位,温度,温度,温度,猎物大小,猎物大小,取食高度,生态位理论,生态位概念中的重要观点 与生境含义不同 基础生态位与实际生态位：通过强调种间竞争对物种适合度的影响，表明基础生态位一部分会由于竞争而失去 物种生态位将被生境所限制，生境会使生态位的部分内含失缺 生态位与生境和分布区的概念不同 物种的生态位不仅决定于它们在哪里生活，还决定于它们如何生活以及如何受到其它生物的约束。,生态位理论,生态位的重叠与分化 资源利用曲线 种内竞争促使两物种的生态位接近或重叠，生态位重叠导致种
12、间竞争加剧，导致物种灭亡或生态位分离,资源利用曲线与生态位分化,三个共存物种的资源利用曲线。(a) 图生态位狭，相互重叠少； (b) 图生态位宽，相互重叠多。d 为曲线峰值间的距离，w为曲线的标准差,生态位不重叠,生态位理论,自然生物群落中的竞争排斥原理及生态位 一个稳定的群落中占据相同生态位的两个物种，其中一个种终究要灭亡； 一个稳定群落中由于各种群具有各自的生态位，种群间能避免直接的竞争，从而保证了群落的稳定； 一个相互起作用的、生态位分化的种群系统，各种群在它们对群落的时间、空间和资源的利用方面，以及相互作用的可能类型方面，都趋向于相互补充而不是直接竞争。因此，由多个种群组成的生物群落，
13、要比单一种群的群落更能有效地利用环境资源，维持长期较高的生产力、具有更大的稳定性。,捕食的相关概念,捕食 (predation)：生物摄取其他生物个体（猎物）的全部或部分为食的现象 广义的捕食概念： 典型的捕食 食草作用 寄生和拟寄生 同类相食 食肉动物、食草动物和杂食动物,捕食者和猎物的协同进化,捕食者适于捕食的特征：锐齿、利爪、尖喙、毒牙等工具，诱饵追击、集体围猎 猎物逃避捕食的对策：保护色、警戒色、拟态、假死、集体抵御,捕食者和猎物,.,保护色,警戒色,捕食者与被捕食者的数量关系,雪免与其捕食者猞猁的数量变动关系,捕食者和被捕食者的数量关系,自然界捕食者对猎物种群数量的影响,两种主要观点
14、 任一捕食者的作用，只占猎物种群死亡率的一小部分，捕食者仅对猎物种群有微弱影响。 捕食者只是利用了猎物种群中超出环境容量的部分个体，对猎物种群大小没有影响。 捕食者对猎物数量有明显影响的证据 热带岛屿引入捕食者后猎物种群的灭绝 原因：无反捕食对策,食草作用,食草对植物的危害和植物的补偿作用 危害：随受损部位、发育阶段的不同而异 补偿：自然落叶减少、单位光合面积提高、增加种子重量 植物的防卫反应 毒性与差的味道；防御结构：钩、倒钩、刺,植物的防卫措施,食草作用,植物与食草动物的相互动态 放牧系统：植物-食草动物相互作用系统 牧场依靠放牧维持较高的生产力；过度放牧引起草场退化 植物和草食动物的协同
15、进化 协同进化是指在进化过程中，一个物种的性状作为另一物种性状的反应而进化，而后一物种的性状本身又作为前一物种性状的反应而进化的现象,寄生的相关概念,寄生的概念：一个种（寄生者）居于另一个种（寄主）的体内或体表、从而摄取寄主养分以维持生活的现象 体外寄生与体内寄生 全寄生与半寄生 寄生者与寄主的关系 抑制与加速,寄生物与寄主的相互适应与协同进化,寄生物对寄生生活的适应 感官和神经系统退化、吸取营养的结构发达 专性固定器官 超强的繁殖能力 寄主对疾病的反应 免疫反应：细胞免疫反应和体液免疫反应 行为对策：整理毛、羽，逃离病区 植物和低等动物的反应：非特异性免疫、局部细胞死亡、提前落叶,Myxom
16、a和欧洲兔,欧洲兔于1859年引进澳洲，随后即快速扩散，过度啃食，显著影响当地食草动物的草源 澳洲于1950年使用Myxoma病毒来控制澳洲兔种群 开始使用，Myxoma病毒的毒性极强，数天內即可杀死宿主 但是经过数年后，Myxoma病毒的毒性显著的下降,偏利共生,共生对一方有利、对另一方无害的共生类型 附生植物与被附生植物是一种典型的偏利共生，如地衣、苔藓、某些蕨类以及很多高等的附生植物（如兰花）附生在树皮上，借助于被附生植物支撑自己，获取更多的光照和空间资源,互利共生,概念：两物种相互有利的共居关系，彼此间有直接的营养物质的交流，相互依赖、相互储存、双方获利 互利共生的类型： 共生性与非共生性互利共生：植物与菌根、根瘤菌，植物与昆虫、清洁鱼与顾客鱼 专性与兼性互利共生：地衣、珊瑚，植物与固氮菌、有花植物与动物(
