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1、1,第三章 种群生态学,第一节 种群特征 第二节 种群动态 第三节 种群的生活史与适应对策 第四节 种内关系 第五节 种间相互作用,2,第一节 种群特征,种群的概念与基本特征 种群密度及其统计 种群分布格局 种群年龄结构 生命表与存活曲线 种群增长率,3,一、种群（population）概念,是指生活在同一地区，属于同一物种的个体的集合。（在一定的时间内，占据特定空间的同种有机体的集合群）。 若强调其生物学特性，则可以定义为：在一定空间中，能相互进行杂交的、具有一定结构、一定遗传特性的同种个体的总和。,对种群概念的理解,物种（species）具体的存在单位、繁殖单位和进化单位 广布种*具有地理
2、变异，形成生态种（型） 无确切界限：抽象地和具体存在，如落叶松种群和某一块具体分布区或研究样地上的落叶松。,4,种群生态学研究内容和目的：,种群的数量动态及其原因，控制种群的变动。 种群内和种群间相互关系及其与非生物环境相互作用研究，开发或防治有益及有害生物。,5,6,自然种群具有三个基本特征：,空间特征，即种群具有一定的分布区域和分布形式 数量特征，每单位面积（或空间）上的个体数量（密度）将随时间而发生变动，包括密度、年龄结构、性别比率等） 遗传特征，种群具有一定的基因组成，即系一个基因库，以区别于其他物种，但基因组成同样是处于变动之中。是种群遗传学和进化生态学研究的主要内容。,7,同一物种
3、的种群密度也不是固定不变的。 例如，在一片农田中的东亚飞蝗，夏天的种群密度较高，秋末天气较冷时则降低。,我国是世界上具有气象记录历史最长的国家。我国生态学家运用统计学方法，研究了我国历史上有关蝗灾和气象方面的资料，指出干旱是蝗虫大发生的主要原因；在有些地区，先涝后旱则导致蝗虫大发生。,8,二、种群密度及其统计,1. 种群大小（size） 2. 种群密度（density）粗密度（天然密度）Crude density-是指单位总空间的个体数（或生物量） 生态密度（Ecological density）、特定密度（Specific density）或经济密度（Economic density）-单位
4、栖息空间（种群实际上占据的适生生境范围内）的个体数（或生物量）。 最适密度（Optimal density）和饱和密度（Saturate density or asymptotic density） 3.多度、盖度和频度 4.相对密度（relative density）某一种群数量/全 部种群数量,9,种群的密度随季节、气候、食物和其他物理环境而变化。 种群统计的初级参数：种群的密度变化主要取决于出生率、死亡率、迁入率和迁出率等四个基本参数（其中，对于植物种群密度哪个参数更重要？） 种群的次级参数包括性比、年龄结构和种群增长率（种群的繁殖特性）和种间关系。,影响种群密度的因素,10,单体生物与
5、构件生物,如何计算和预测植物种群密度（无性系种群）？ 构件生物以高等植物为主，通过累积构件而生长。 对植物重复出现的构件的空间排列进行研究，可称之为建筑学结构。其特征包括分支的角度、节间的长度和芽的死亡、休眠和产生新芽的概率。 研究植物种群构筑型为主要代表的构建建筑学是生态学的一个主要热点之一，也是植物种群和动物种群研究的重要区别之一。,11,动物标志重捕法,单体生物（动物）种群数量计数困难。 假定重捕取样中的标记比例与样地总数中标记比例相等。N:M=n:m，则N=Mn/m 例：在对某地麻雀的种群密度的调查中，第一次捕获了50只麻雀，将这些麻雀腿上套上标志环并放掉，数日后，又捕获麻雀40只，其
6、中有标志环的为10只。该地区约有多少只麻雀_。,12,三、种群空间分布格局pattern：,1. 随机分布（random dispersion）-即个体的分布是偶然性的。该分布可出现于以种子繁殖的植物在初入侵时，或森林中无脊椎动物（如蜘蛛）以及海岸潮间带的一些蚌类。 2. 均匀分布（uniform dispersion）罕见。仅出现于人工植物群落。地形或土壤物理性状（水分）的均匀分布，如在沙漠中植物也可形成均匀分布。自毒现象等。 3. 集群分布（aggregated dispersion）-或集聚分布。生物的特性（种子传播的特点、动物的集群行为）资源分布不均、动物的筹集和储藏。 4. 随研究尺
7、度、发育阶段而变化。,为什么关心密度及其空间分布：,种群大小和数量及其空间面积，反映了利用效率、林地产量 过密和过稀都不能有高产 阿利氏（Alles）效应：种群适宜密度有益于其中种群的基因交流。 集群分布的优点：保护、繁殖、多样性、种内竞争与进化 集群分布的不利：加剧竞争、恶化环境、疾病传播、形态影响等,13,14,种群内分布型的检验,空间分布指数法：方差/均值为0，1或者大于1，说明其分别为均匀、随机或成群分布。 相邻个体最小距离法：（1）如果种群内的个体是随机分布的，则随机选择个体与它相邻个体的最小距离符合公式：d=1/2N1/2 （理论值）（2） 实测值d*（平均值）（3）求实测值d*/
8、理论值（4）判断方法: 1，1分别为随机、聚集和均匀。,15,四、种群的年龄结构,1. 种群的年龄结构（age structure）也称年龄分布（age distribution）或年龄组成（age composition）是指种群内个体的年龄分布状况。 2. 植物种群个体的三个年龄阶段：休眠期、营养生长期（幼苗、幼年和成年）、生殖期和衰老期。,16,3.年龄结构常以年龄椎体表示。将种群的三个龄组（生殖前期、生殖期和生殖后期）从下至上排列其个体数量，形成不同形状。 4. 年龄金字塔（age pyramids）类型：增长型（increasing pyramid）稳定型（stable pyrami
9、d）衰退型（declining pyramid） 思考：如何理解每一种年龄金字塔类型出现的条件？,17,增长型,稳定型,衰退型,population age structures,18,性别比例,种群的性别比例是指种群中雌雄个体数目的比例。 性别比例在一定程度上影响着种群密度。例如，利用人工合成的性引诱剂诱杀害虫的雄性个体，破坏了害虫种群正常的性别比例，就会使很多雌性个体不能完成交配，从而使害虫的种群密度明显降低。,19,五、生命表与存活曲线,生命表又称寿命表或死亡率表，它可用来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；还可以用生命表分析不同
10、年份的环境状况或卫生保健状况。 只要实际观测各个开始时存活或死亡个体数（或百分数），其它各栏均是统计计算值。 从生命表可以获得三方面的信息：即存活曲线，死亡率曲线和生命期望。 包括静态和动态两种生命表类型。,20,动态生命表（特定年龄生命表）,动态生命表是通过观察同一时间出生的生物（同生群）的死亡或存活动态过程而获得的数据所作的生命表。记述一个世代从开始到全部死亡的整个过程的生存或生殖情况，用来分析种群的数量的消长的影响因素。 常用于动物种群和昆虫种群，也可形成1年生植物的生活史各个阶段的生命表。但对于森林树种来说极其困难。,21,静态生命表（特定时间生命表）,常用于森林乔木种群动态分析，其前
11、提是假设调查种群所经历的环境每年相同，用某一特定时间该种群中不同年龄个体的数量表示出种群的动态。 反映种群在某一特定时刻的剖面，此时，大小稳定，年龄结构稳定，生命表能够反映种群各年龄组个体存活和死亡的一般规律，体现种群生存对策和生殖对策；但无法分析引起死亡的原因，未能定量分析种群密度制约和调节过程。,22,存活曲线（survival curve）,I型：绝大多数都能活到其平均的生理寿命，早期死亡率很低，但在到达一定生理年龄时，短期内几乎全部死亡。某些耐荫的阔叶树种的存活曲线接近这一类型。 II型：在整个生命过程中，死亡率基本是固定的，即各个年龄阶组的死亡率基本相同。中性树种和一些阳性树种近似这
12、种类型。 III型：在幼龄期死亡率极高，但一旦达到成年，以后的死亡率就低而稳定。一些阳性树种和许多阳性灌木属于这一类型。,23,K因子分析K-factor analysis,通过连续观察生命表系列，找出死亡率对种群大小的影响最大的时期。从而得到对总的死亡率效应ktotal影响最大的关键因子。,将nx（或lx）值转换成对数为lg nx ，k=lgnx -lg nx-1 找出与总K值最相关的Ki值，就是影响种群数量变动的关键Ki值，即关键因子。,24,作图法分析某沙丘植物种群的关键因子,25,综合生命表及其意义,加入指标生育力（出生率）mx 净生殖率R0=mx lx （生育力或出生率 * 存活率）
13、,26,六、种群增长率,r为种群的增长率（自然增长率）。 r0 种群上升，r=0种群稳定，r1，种群上升，0 R0 0，种群上升 r=0，种群稳定 r0，种群下降 特点：种群的数量变化 是连续的，增长曲线平滑 当r值较大时，增长曲线呈J字形,欧洲赤松的指数增长,34,35,二、有限环境下增长模型,自然种群不可能长期按指数增长，在空间、食物等资源有限的环境中，种群的出生率随密度上升而下降，死亡率随密度上升而上升。 1.连续增长模型 *2. 不连续增长模型与时滞效应,36,1. 连续增长模型逻辑斯谛曲线（logistic curve）,当Nt=K时，种群零增长；增长率随密度上升而成比例降低。可简单理解为每增加一个个体，就产生1/K的抑制影响，个个体就利用了空间，可供种群继续增长的剩余空间变为（1-N/K ）。方程的解为,
