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1、种群生态学,1,1 种群的概念2 种群统计学3 种群调节,1 、种群的概念,种群(population)：同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合 不同学科的用语：群体、居群、繁群、个体群单体生物 (unitary organism)：个体由一个受精卵直接发育而成，形态、发育可预测构件生物 (modular organism)：受精卵先发育成构件，再发育成更多的构件，形态、发育不可预测,2,自然种群的基本特征,空间特征：种群具有一定的分布区域数量特征：每单位面积(或空间)上的个体数量(即密度)及变动遗传特征：种群具有一定的基因组成,3,种群的空间结构,内分布型：组成种群的个体在其生活空间中的
2、状态或布局类型：随机的、均匀的、成群的原因：资源、繁殖体、行为内分布型的检验：方差/平均数比法样方大小对格局的影响,4,种群的内分布型,5,随机分布,个体在种群中出现的机会是相等的，个体间互相不影响。随机分布比较少见当一批植物(种子繁殖)首次入侵裸地上，常形成随机分布，但要求裸地的环境较为均一,6,均匀分布,个体呈等距离的分布格局。原因：竞争森林中植物为竞争阳光(树冠)和土壤中营养物(根际)沙漠中植物为竞争水分地形或土壤物理形状的均匀分布使植物呈均匀分布,7,成群分布,成群分布：个体呈块状或呈簇、成群分布原因：微地形的差异繁殖特性所致：种子不易移动而使幼树在母树周围或无性繁殖动物和人为活动的影
3、响,8,检验方法方差/平均数比率,s2/m=0 均匀分布s2/m=1 随机分布s2/m1 成群分布,9,样方大小与种群内分布型分析,(a) 实际分布 (b) 大块的样方，结果呈现是聚集分布(c)小块的样方，结果呈现的是随机分布,10,2、种群统计学,种群统计的基本指标种群的数量统计年龄、时期结构和性比生命表、存活曲线和种群增长率,11,种群统计的基本指标,种群密度（最基本特征）初级种群参数出生率 (natality)： 最大出生率和实际出生率死亡率 (mortality)：最低死亡率和实际死亡率迁入和迁出次级种群参数年龄结构性比种群增长率,12,种群的密度和分布,种群的大小和密度大小：个体数量
4、或生物量、能量密度：单位面积或体积、生境中的个体数量或生物量、能量构件生物的密度统计：个体数和构件数,13,种群数量统计,种群边界问题、绝对密度和相对密度密度的估计方法总数量调查法：在某一面积的同种个体数目。样方法：在若干样方中计算全部个体，以其平均值推广来估计种群整体。样方需要有代表性并随机取样。标记重捕法：对移动位置的动物，在调查样地上，捕获一部分个体进行标志，经一定期限进行重捕。根据重捕取样中标志比例与样地总数中标志比例相等的假定，来估计样地中被调查的动物总数。,14,植物调查的样方法,15,鸟类调查的环志法,年龄、时期结构和性比,年龄结构年龄锥体(年龄金字塔) (Age pyramid
5、)构件生物的年龄结构性比 (sex ratio),16,年龄结构的三种类型,增长型种群：基部宽，顶部狭。表示种群有大量幼体而老年个体较小，反映该比较年轻并且种群的出生率大于死亡率，是迅速增长的种群。稳定型种群：大致呈钟型，从基部到顶部具有缓慢变化或大体相似的结构，说明幼年个体和中老年个体数量大致相等，出生率与死亡率大致相等，种群数量处于相对稳定状态。下降型种群：呈壶型，基部比较狭、而顶部比较宽。表示种群中幼体比例很小而老体个体的比例较大，种群的死亡率大于出生率。说明种群数量趋于下降，为衰退种群。,17,性 比,性比第一性比：受精卵第二性比：个体成熟时第三性比：充分成熟性比种群出生率的影响一雄一
6、雌() ：1000只鸟/ =6:4，不刚好为各一半一雄多雌()：比多几倍，不影响出生率一雌多雄()：比多几倍，影响出生率,18,不同国家的年龄结构,19,生命表、存活曲线和种群增长率,简单生命表的编制 简单生命表(simple life table)只是根据各年龄组的存活或死亡数据编制，综合生命表(synthetical life table)则包括出生数据，从而能估计种群的增长。 Conell（1970）对某岛上固着在岩石上的所有藤壶（Balanus glandula）进行逐年的存活观察，并编制了藤壶生命表（见下表）。,20,21,对1959年固着的种群，进行逐年观察，到1968年全部死亡，
7、资料根据康内尔（Conell,1970）,生命表的格式,格式nx=在x期开始时的存活数lx=在x期开始时的存活率：lx=nx/n0dx=从x到x+1的死亡数 (dx = nx nx+1) ； qx:从x到x+1的死亡率 ( qx= dx / nx )Lx是从x到x+1期的平均存活数：Lx=(lx + lx+1 )/ 2xTx: 进入x龄期的全部个体在进入x期以后的存活个体数：Tx= Lx ex=在x期开始时的平均生命期望或平均余年ex = Tx / nx,22,生命表的作用,作用综合评定种群各年龄组的死亡率和寿命预测某一年龄组的个体能活多少年不同年龄组的个体比例情况,23,动态生命表和静态生命
8、表 （1）动态生命表的编制 根据对同年出生的所有个体进行存活数动态检测资料编制而成的生命表称为同生群生命表，或称动态生命表（dynamic life table）。 （2）静态生命表的编制 根据某一特定时间种群作一年龄结构调查资料编制成的生命表称为静态生命表（static life table）。,动态生命表中个体经历了同样的环境条件，而静态生命表中个体出生于不同年（或其他时间单位），经历了不同的环境条件。因此，编制静态生命表等于假定种群所经历的环境是没有变化的，所以有的学者对静态生命表持怀疑态度，但在难以获得动态生命表数据时，如果将静态生命表应用得法，还是有价值的（见下图）。,综合生命表(s
9、ynthetical life table) （1）综合生命表的编制 （2）综合生命表的特点,净增殖率（net reproductive rate）,Ro = 1: females have replaced themselvesRo 1: can leave additional offspring behind.Ro 1: the females are not replacing themselves,种群增长率（r）和内禀增长率（rm）种群增长率：lRo /为世代时间，指种群中子代从母体出生到子代再产子的平均时间。控制人口途径：降低Ro值：降低世代增值率，限制每对夫妇的子女数；值增大：
10、推迟首次生殖时间或晚婚来达到。内禀增长率指当环境（空间、食物和其他有机体）在理想条件下，稳定年龄结构的种群所能达到的最大增长率（）。,存活曲线,29,以存活数的对数(lgnx)对年龄(x)作图可得到存活曲线存活曲线用于直观表达同生群的存活过程存活曲线的模式,存活曲线的模式,30,型：表示种群在接近于生理寿命之前，只有个别的死亡。死亡率直到末期才升高。如大型兽类和人类。型：表示个体各时期的死亡率是对等的。鸟类型：表示幼体的死亡率很高，以后的死亡率低而稳定。鱼类、两栖类、牡蛎、甲壳类。,31,种群的增长模型,与密度无关的种群增长模型与密度有关的种群增长模型,32,与密度无关的种群增长模型,非密度制
11、约性种群增长种群在“无限”的环境中，即假定环境中的空间、食物等资源是无限的，则种群就能发挥内禀增长能力，数量迅速增加种群增长率不随种群本身的密度而变化，种群呈指数增长格局,33,34,种群指数增长,种群“J”型增长模型,35,有世代重叠(种群中存在不同年龄的个体),资源不受限制微分式：积分式：r的不同情况与种群增长指数曲线和对数曲线,r, rm和R0关系,r和rm r为种群瞬时增长率rm 指在空间、食物不受限制，在最适密度稳定的年龄分布、无天敌和疾病威胁，环境和食物条件最好情况下种群最大的瞬时增长率r和 R0,36,与密度有关的种群增长模型,两点假设种群增长的S形曲线逻辑斯谛方程逻辑斯谛曲线的
12、拟合,37,两点假设,环境容纳量(K)：环境条件所容纳的种群最大值增长率随密度上升而降低的变化，是成比例的。每一个体利用空间为1/K，N个体利用N/K空间，剩余空间为1- N/K。,38,逻辑斯谛方程,密度制约的发生导致r随密度增加而降低，这与r保持不变的非密度制约性的情况相反。S曲线可以解释并描述为非密度制约增长方程乘上一个密度制约因子，就得到逻辑斯谛方程(logistic equation)。种群增长量(微分式)：dN/dt=rN(1-N/K)种群数量(积分式) ： Nt=K/(1+ea-rt),39,逻辑斯谛曲线,40,种群增长的S形曲线,在种群增长早期阶段，种群大小N很小，N/K值也很
13、小，因此1-N/K接近于1，所抑制效应可忽略不计，种群增长实质上为rN，呈几何增长。当N=1/2K时，种群密度增长最快当N变大时，抑制效应增高，直到当N= K时，(1-(N/K)变成了(1-(K/K)等于0，这时种群的增长为零，种群达到了一个稳定的大小不变的平衡状态。,41,逻辑斯蒂模型，又叫阻滞增长模型,42,逻辑斯蒂曲线通常分为5个时期：1.开始期，由于种群个体数很少，密度增长缓慢，又称潜伏期。2.加速期，随个体数增加，密度增长加快。3.转折期，当个体数达到饱和密度一半（K/2),密度增长最快。4.减速期，个体数超过密度一半（K/2)后，增长变慢。5.饱和期，种群个体数达到K值而饱和。,J
14、增长与S增长,43,种群的指数/逻辑斯谛增长模型之比较,逻辑斯谛曲线的拟合,K值的计算(三点法)：根据积分式Nt=K/(1+ea-rt) Ln(K/N-1)=a-rt 通过实验数据观察的N,t值建立回归方程求a和r。,44,自然种群的数量变动,种群增长季节消长种群波动：不规则波动、周期性波动种群的爆发种群平衡种群的衰落和灭亡生态入侵,45,季节消长,年内变动和年间变动生物环境变化的主动适应环境因子变化引起种群数量变化,46,种群的波动,种群的波动种群波动的原因环境的随机变化时滞(延缓的密度制约)过度补偿性密度制约,47,不规则波动,由环境因子特别是气候的随机变化引起小型、短寿命物种的变化大,4
15、8,周期性波动,通常由捕食或是操作用导致的延缓的密度制约造成可能发生在食物链的不同营养级中，但食草动物和食物的变化最基础,49,种群的爆发,具不规则或周期性波动的生物都可能出现种群的爆发，如蝗灾、赤潮。,50,种群平衡,种群较长期地维持在几乎同一水平上通过种群的内部调节机制完成,51,种群的衰落和灭亡,当种群长久处于不利条件下数量出现持久性下降的现象个体大、出生率低、生长慢、成熟晚的生物易出现种群衰落和灭亡加快的原因：过度捕杀、生境破坏最小可存活种群,52,生态入侵,概念： 由于人类有意识或无意识地把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区，其种群不断扩大，分布区逐步稳定地扩展的过程危害：与当地物种恶性竞争对人畜造成危害,53,生态入侵案例,54,紫茎泽兰 原产墨西哥，解放前由缅甸、越南进入我国云南，现已蔓延至2533N地区，并向东扩展到广西、贵州境内。它常连接成片，发展成单种优势群落，侵入农田，危害牲畜，影响林木生长，成为当地“害草”。滇池 水葫芦澳大利亚 引入欧洲穴兔 （ 粘液瘤病毒）,
