《厦门大学精品课程之海洋生态学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《厦门大学精品课程之海洋生态学（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、厦门大学精品课程之海洋生态学第四章 生态系统中的生物种群厦门大学精品课程之海洋生态学第一节 种群的概念与种群统计学基本参数 一、种群概念 （一）种群的定义v种群(居群、繁群、 Population)：指特定时间内栖息于特定 空间的同种生物的集合群。种群内部的个体可以自由交配繁 衍后代，从而与邻近地区的种群在形态和生态特征上彼此存 在一定差异。种群是物种在自然界中存在的基本单位，也是 生物群落基本组成单位。v 生物种：是一组彼此能互配并产生后代的种群，组与组之 间在生殖上是隔离的。分布广泛的物种常在形态、生理、行 为与遗传特征上存在广泛变异。厦门大学精品课程之海洋生态学v空间特征v数量特征v遗传
2、特征（二）自然种群基本特征厦门大学精品课程之海洋生态学（一）种群的密度1、绝对密度 v 所有个体的直接计数 v 取样调查：样方法、标志重捕、去除取样法2、相对密度遇见率、捕获率、粪堆、毛皮收购量、单位捕捞力量渔获量。 二、种群密度与阿利氏规律厦门大学精品课程之海洋生态学（二）阿利氏规律 （Allees law）图41厦门大学精品课程之海洋生态学（三）种群个体的空间分布类型与集群现象 1种群个体的空间分布类型 厦门大学精品课程之海洋生态学2集群现象及其生物学意义 v有利：繁殖 、防卫 、索饵 、提高游泳效率、改变环境化学性质以抵抗有毒物质，若形成社会结构，自我调节及生存能力更强。v不利：种内竞争
3、、大量被捕食v成因：水动力条件、温盐及营养盐含量变化等等。厦门大学精品课程之海洋生态学(一) 种群的年龄结构1、种群中各年龄期个体的百分比 三、种群的年龄结构和性比厦门大学精品课程之海洋生态学2、稳定年龄结构v从理论上说，种群在一个恒定的环境里，迁入及迁出保持平衡或者不存在，且当其出生率与死亡率相等时，各年龄级的个体数基本上保持不变。3、优势年龄组（dominant age class）v如美洲兔和加拿大猞猁每隔910年，都可见到一个数量高峰年，平均是9.6年 。厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学v种群的年龄结构既取决于种的遗传特性，同时也取决于具体的环境条件，表现出对环
4、境的适应关系。厦门大学精品课程之海洋生态学（二）性比（sex ratio）v大多数种群倾向于保持1：1，种群性比的变化是种群自然调节的一种方式。v鱼类 ：食物保障变化物质代谢过程改变内分泌作用改变性别形成 v捕捞的影响也会影响种群的性别组成 厦门大学精品课程之海洋生态学（一）出生率与死亡率 v最大出生率（maximum natality） v实际出生率（realized natality）或生态出生率（ecological natality） v最低死亡率（minimum mortality） v实际死亡率（生态死亡率， ecological mortality） v生理寿命（physiolo
5、gical longevity）四 、出生率和死亡率 厦门大学精品课程之海洋生态学（二）生命表和存活曲线1、动态生命表 （dynamic life table）或称股群生命表（cohort life table）根据观察一群同期出生的生物的存活（或死亡）情况所得数据而编制的，又称为特定年龄生命表。厦门大学精品课程之海洋生态学表4.2 藤壶（Balanus glandula）的生命表*年龄（年年龄（年 ）x x各年龄开始各年龄开始 的存活数目的存活数目n nx x各年龄开始各年龄开始 的存活分数的存活分数l lx x各年龄死亡各年龄死亡 个体数个体数d dx x各年龄各年龄 死亡率死亡率q qx
6、 x生命期望生命期望 平均余年平均余年e ex x0 01421421.0001.00080800.5630.5631.581.581 162620.4370.43728280.4520.4521.971.972 234340.2390.23914140.4120.4122.182.183 320200.1410.1414.54.50.2250.2252.352.354 415.515.50.1090.1094.54.50.2900.2901.891.895 511110.0770.0774.54.50.4090.4091.451.456 66.56.50.0460.0464.54.50.69
7、20.6921.121.127 72 20.0140.0140 00.0000.0001.501.508 82 20.0140.0142 21.0001.0000.500.509 90 00 0厦门大学精品课程之海洋生态学vlx nx /n0 dx nx nx1 qx dx/ nxv计算平均期望寿命ex ：v先计算每年龄期的平均存活数目：v最后计算：vex表示某年龄阶段（x期）开始平均还可能活多少时间的估计值 。v 其次计算“个体年”的累积数 ：Lx nx+ nx1 2Tx xxLex Txnx 厦门大学精品课程之海洋生态学图4.3 动态生命表和静态生命表的关系（引自Begon v 较不稳定：
8、生态寿命较长、出生率较高;v 较为稳定：寿命长、出生率低（二）种群数量变动的相对稳定性厦门大学精品课程之海洋生态学v生物在进化过程中形成各种特有的生活史，人们可以把它想 象为生物在生存斗争中获得生存的对策，也叫生活史对策（life history Strategy）。如生殖对策、取食对策、逃避捕食对策、 扩散对策等等，其中r对策和K对策关系到生活史整体的各个方面，广泛适用于各种生物类群，因而更为学者所重视。能量分配原则（The principle of allocation）vCody（1966）提出任何生物做出的任何一种生活史对策，都 意味着能量的合理分配，并通过这种能量使用的协调，来促进
9、自身的有效生存和繁殖。三、种群的生殖对策厦门大学精品课程之海洋生态学（一）r选择和K选择的典型特征厦门大学精品课程之海洋生态学（二）生活史模式的多样化 v两种极端对策之间是一个连续谱。 v大部分海洋真骨鱼类是偏向于r选择，很多软骨鱼类（鲨、鳐）趋向于采取K选择。v浮游植物通常属于r选择的类别，但如果深入分析，也可发现有的也具有K选择的特征。厦门大学精品课程之海洋生态学v珍稀动物的保护、害虫防除及资源持续利用的理论依据。vK对策者种群有一个稳定平衡点（S）和一个灭绝点（X）。vr对策者由于低密度下可以快速增长，所以只有一个平衡点S 。 （三）r选择和K选择概念的实践意义厦门大学精品课程之海洋生态
10、学厦门大学精品课程之海洋生态学（一）非密度制约和密度制约因素 v非密度制约因素主要是一些非生物因素，如温度、盐度、气候等等。如灾变总是杀死一定比例的个体。v密度制约因素主要是生物性因素，包括种内关系和种间关系。四、种群调节 厦门大学精品课程之海洋生态学v生物学派（biotic school）v气候学派（climate school）v折衷学派（二）非生物环境因素与生物因素 厦门大学精品课程之海洋生态学v自动调节学派（self-regulation school）：v 强调内源性因素，重视种群内个体间异质性对种群的作用；v 种群密度影响自身的出生率、死亡率、生长与迁移；v 种群自动调节是物种所具
11、有的适应性特征，这种特征能带来进化上的利益。（三）种群数量调节的内源性因素 厦门大学精品课程之海洋生态学v行为调节（社会性交互作用调节）温爱德 华（Wyune-Edwards）学说 v内分泌调节（病理效应调节）克里斯琴（ Christian）学说v遗传调节奇蒂（Chitty）学说厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学第三节 种群的衰退与灭绝 一、种群的建立和种群的衰退与灭绝 v一个种群从原栖息地侵入到新的栖息地之后，经过适应新环境和逐渐扩展，实现种群增长，最后建立新栖息地的种群。随后一般出现三种情况：v 较长期维持在一个平衡水平；v 不规则或有规律波动；v 衰落直至死亡。厦门
12、大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学v生态灭绝（ecological extinct）：一般认为，一个种群的数量减少到对群落其他种群的影响微不足道时 。v最小生存种群（minimum viable population, MVP）：种群为免遭灭绝所必须维持的最低个体数量 。厦门大学精品课程之海洋生态学（一）遗传变化遗传变异性的丧失v哈温定律（Hardy-Weinberg law）：在一个很大的种 群中，个体的交配是完全随机的，没有优先配对，没有其他因素干 扰（如突变、选择、迁移、漂移等），则基因频率和基因型频率保 持一定，各代不变，就基因而言达到了平衡，基因型比例保持不变 。v
13、基因频率和基因型频率的关系：DP2， H2Pq， Rq2v影响基因频率变化的因素：v 基因突变 v 自然选择 v 迁移v 遗传漂变二、导致种群灭绝的内在机制厦门大学精品课程之海洋生态学（二）统计变化种群数量的剧烈波动 厦门大学精品课程之海洋生态学三、灭绝旋涡 v灭绝旋涡（extinction vortices） ：环境变化、统计变化和遗传因子的共同效应使得由一个因素引起的种群数量下降反过来又加剧其他因素的敏感性，产生旋涡效应，加速种群走向灭绝 。 厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学第四节 集合种群 （一）集合种群的概念 v局域种群（local population）：v分
14、布在生境斑块中的种群，局域种群内个体相互之间关系密切，在该生境斑块中生存与繁殖。v集合种群（metapopulation）：v也叫复合种群、联种群，在一定时间内具有相互作用的局域种群的集合，即由局域种群之间通过某种程度的个体迁移、扩散而相互联系的区域种群。厦门大学精品课程之海洋生态学v集合种群的时间概念，因为每个局域种群都会因随机波动而灭绝，所以局域种群之间的相互作用或联系在时间上是有限的；v局域种群之间是可在一定程度上相互作用的，即生境斑块不是完全隔离的，局域种群之间可以通过个体的迁移而彼此联系。 厦门大学精品课程之海洋生态学厦门大学精品课程之海洋生态学v受人类活动影响，种群生境破碎、片段化
15、日益严重，种群动态变化出现新的特征，集合种群现象越来越普遍。v在内湾、潮间带，人为造成的生境破碎化也日益普遍，造成很多负面效应，对生态环境和生物物种的生存极为有害。二、集合种群理论的意义与应用厦门大学精品课程之海洋生态学v一个刚刚破碎化的栖息生境中生存的种群由于个体迁移能力差而不具备集合种群的功能；v生境隔离程度越明显，局域种群个体的扩散受阻碍越明显，增加其灭绝的风险；v原先的区域大种群逐渐转变为一些孤立的小种群，其结果将引起遗传变异的丧失和随机波动的加剧，从而增加局域种群灭绝的速率；v人为造成的空间破碎化会改变内湾和潮间带的水动力学过程，使之失去原来生态环境的特征（生境退化）并导致该环境中的生物群落结构也发生变化。 厦门大学精品课程之海洋生态学v濒危种类的保护，是否会走向灭绝或还能维持生存多少时间，注意维持迁移通道。v大范围害虫的防治问题v保护区的资源溢出效应v建立一个大保护区与几个小保护区的争论与集合种群理论有关。
