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1、高级生态学,中国矿业大学（北京） 环境科学与工程系 贾建丽,种群生态学(Population Ecology),_种群多度与种群波动,提纲,种群概念及其基本特征 种群生活史 种内与种间关系,提纲,种群概念及其基本特征 种群生活史 种内与种间关系,种群概念 种群动态 种群的空间格局 种群的调节,种群概念,种群（Population） Population: 人口 昆虫学：虫口、鱼口、鸟口 生态学：种群，居群、繁群、族群、个体群 Population genetics: 群体遗传学、种群遗传学,种群概念,种群（Population） 同时占据某一特定空间的，由同一种生物组成的个体群。是物种在自然界
2、存在的基本单位，亦是自然界真实存在的一个演化单位。 自然界中，门纲目科属等分类单元是按物种的特征及其在进化中的亲缘关系来划分的，唯有种(species)是真实存在的。 种群是生态学上生物群落的基本组成单位。 进化过程也就是种群中个体基因组成和频率从一个世代到另一个世代的变化过程。,种群概念,种群（Population） 种群概念的应用既抽象，也可具体 当具体指某种群时其在时间和空间上的界限是随研究者的方便而划分； 实验种群：实验室饲养的一群小家鼠,种群概念,自然种群特征 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（密度）是变动的 遗传特征：种群具有一定的基因组
3、成，区别于其他物种，但基因组成也处于变动之中,种群概念,种群生态学（Population ecology） 研究种群的数量、分布以及种群与其栖息环境中的非生物因素和其他种群(捕食者与猎物、寄生物和宿主等)的相互作用。 种群遗传学 研究种群的遗传过程，包括选择、基因流、突变和遗传漂变等。 种群生物学 基于对种群生态学和种群遗传学的局限性，发现种群中个体数量和个体遗传特性动态有密切的关系，将两个独立的分支学科有机整合，提出种群生物学概念。,物种（Species） 物种是由内在因素（生殖、遗传、生理、生态、行为）联系起来的个体的集合，是自然界中一个基本进化单位和功能单位。,种群概念,物种概念特点 具
4、有一定的分布区； 种的性状：基因型与表型； 形态相似； 种内杂交可育，种间生殖隔离。Phenotype = Genotype + Environment,种群概念,种群概念,物种与种群的区别 从生态学观点来说，种群是物种存在的基本单位。一个种可以包括多个种群，不同种群之间存在着明显的地理隔离，长期的分隔可以造成生殖隔离，形成不同的亚种。 地理隔离与生殖隔离：长期的地理隔离可以形成生殖隔离，一旦生殖隔离形成，原来属于同一个物种的生物就成了不同的物种。地理隔离与生殖隔离不同，如果有两个物种只是在地理上隔开了，把它们放在一起依然可以彼此交配，因此它们仍属同一个物种。但如果由于地理隔离，两个物种它们的
5、性状分歧发展到隔离后相遇已不能交配，即已无基因的交流时，便产生了生殖隔离，形成了不同的物种了。,分类学系统,Pinus koraiensis 红松植物界 kingdom裸子植物门 division松杉纲 class松杉目 order松科 family松属 genus种红松 species,Nelumbo nucifera 莲花植物界 Plantae被子植物门双子叶植物纲毛茛目睡莲科莲属种莲花,种群的动态,种群动态研究种群数量在时间和空间上的变动规律 种群的数量或密度 种群的分布 种群数量变动和扩散迁移 种群的调节,种群的动态,种群动态研究方法 野外观察 实验研究 数学模型研究,实验研究,野外观
6、察,理论研究,种群的密度和分布,种群的数量统计 确定被研究种群的边界 数量统计（密度法）,种群的密度和分布,密度通常表示单位面积（或空间）上的个体数目，但也有用每片叶子、每个植株每个宿主为单位的 绝对密度：单位面积或空间的实有个体数 10只/hm2黄鼠 相对密度：表示数量高低的相对指标 10%捕获率 直接指标：10%捕获率 间接指标：鼠洞数/ /hm2,种群的密度和分布,密度类型_根据种群密度的适宜程度分 最适密度（optimal density）：种群增长处于最佳状况时的种群密度； 饱和密度(saturate density)：特定环境所能允许的种群最大密度； 最低密度：濒临灭绝前的种群密度
7、。 在青海克鲁克湖，58年试放麝鼠200只，一直没有发 展，68年又放了400余只后，很快就发展起来了。 对于经济动物，最适密度以上可以多捕，低于最适密 度控制猎捕，接近最低密度，禁捕。 对有害动物的防治则不同。,数量统计 直接计数法 种群计数最直接的统计方法，即计数种群中的每一个个体 树林中所有的树 繁殖基地上所有的海豹数 用航空摄像计数所有移动中的羚羊，或间隔较远的大型仙人掌 直接计数法适用于有限范围的种群 直接计数法：样方法，样方必须有代表性，通过随机取样来保证结果可靠，并用数理统计法来估计变差和显著性,种群的密度和分布,数量统计 标志重捕法：对不断移动位置的动物，直接统计个体数很困难，
8、适于应用标志重捕法 假定：重捕取样中标志比例与样地总数中标志比例相等N:M=n:m N=Mn/mM标志数n重捕个体数m重捕中标记数N样地上个体总数对大样本种群统计更为有效,种群的密度和分布,单体生物和构件生物unitary organismmodular organism单体生物 构件生物 一个受精卵 一个个体 合子 一套构件个体 （动物） （高等植物、苔藓、珊瑚）,种群的密度和分布,种群的密度和分布,单体生物：个体数即可反映种群大小 构件生物：两层次数量统计 从合子产生的个体数（与单体生物的个体数相当） 组成每个个体的构件数 水稻计数计算秆数比稻丛数更有意义 研究植物种群动态必须重视个体水平
9、以下的构件组成“种群”的重要意义,种群统计学,种群特征统计指标 种群密度 初级种群参数：出生率(natality)、死亡率(mortality) 迁入率（immigration rate）和迁出率（emigraiton rate） 次级种群参数：性比(sex ratio)、年龄分布(age distribution) 和种群增长率等,种群统计学,种群统计学就是对种群的出生、死亡、迁移、性比、年龄结构等进行的统计学研究 最初出现在人口统计上，现用于一切生物,种群结构,种群年龄结构 指不同年龄的个体在种群内的比例和配置情况以年龄锥体图（年龄金字塔 age pyramid ）表,种群的年龄结构图,繁
10、殖前期,繁殖中期,繁殖后期,增长型种群,稳定型种群,下降型种群,种群结构,1982年河北省 人口的年龄结构图,种群结构,人口增长基本上是增长型的 1972-1982年的计划生育有成效 1962-1972年计划生育的放松 1937-1947年战争期间出生人口减少,种群结构,年龄结构的应用： 判断动物濒危状况的一个重要标志。 经济鱼类的捕捞标志-捕捞种群年龄的低龄化和小型化现象。 研究人口的有用工具。,种群性比（Population sex ratio）种群中雄性个体与雌性个体数目的比例对种群的配偶关系及繁殖潜力有很大影响，是野生种群自然调节的方式之一。,种群结构,种群性比（Population
11、sex ratio） 第一性比：种群中受精卵的(雄)/ (雌)大致是50：50 第二性比：幼体成长到性成熟时间内， / 继续变化，直至个体成熟 第三性比：充分成熟的个体性比,种群结构,构件生物种群的年龄结构 个体的年龄 组成个体的构件年龄 例：苔草(Carex arenaria)的无性系的月龄结构图,种群结构,种群生命表(life table) ：记载某一种群或一定数量的同一时间出生的个体，经过一段时间后由于个体死亡而逐渐减少的统计表。是描述种群数量减少过程的有用工具 简单的生命表只是根据各年龄组的存活或死亡数据编制，而综合生命表则包括出生数据，从而能估计种群的增长。,种群生命表,种群生命表分
12、类 动态生命表(同生群生命表)：根据对同年出生的所有个体进行存活数动态监测资料编制藤壶生命表 静态生命表：根据某一特定时间对种群作年龄结构调查资料编制假设种群所经历的环境没有变化 结合生命表：同时包括出生率和存活率猕猴生命表，净生殖率 昆虫生命表：分析死亡的关键因子或关键时刻，进行预测 图解生命表：清晰直观，假定没有迁入迁出，适用于世代不相重叠的一年生生物高等植物,种群生命表,种群存活曲线,种群存活曲线 (survival curve)：直观表达该同生群(cohort)的存活过程 在各年龄阶段种群的存活率曲线 基本类型 型（凸型，A型）：接近生理寿命前只有少数个体死亡哺乳动物、人 型（直线型，
13、B型）：各年龄死亡率相等鸟类、爬行动物、啮齿类 型（凹型，C型）：幼年期死亡率很高低等动物，鱼类、两栖类、海洋无脊椎动物、寄生虫等,存活率,年龄,凸型（I）存活曲线,直线型（II）存活曲线,年龄,存活率,凹型（III）存活曲线,年龄,存活率,lgx,lgx,lgx,x,x,x,种群存活曲线,种群增长模型,种群增长率 （出生率+迁入率）-（死亡率+迁出率）,种群增长模型,种群增长率r=lnR0/Tr种群增长率T世代时间R0世代净增殖率,种群增长率 计划生育降低种群增长率(r)的途径 降低世代增殖率(R0)，即限制每对夫妇的子女数 提高T值，即推迟首次生育时间或提倡晚婚,种群增长模型,内在（内禀）
14、增长率(rm) -瞬时增长率 生物在没有任何限制的环境中增长的潜在速率，又称生物潜能或生殖潜能。 环境阻力：环境对生物增长速率的限制因素，为rm与实际增长率之差值。 对rm概念的理解 抽象：潜伏在种群中的固有生殖能力（不会实现）。 具体：在比较理想的条件下，种群的最大增长能力，如最大产卵量、种子量或孢子量等。,种群增长模型,种群增长模型,周限增长率(finite rate of increase),种群增长模型：阐明自然种群动态的规律及其调节机制，帮助理解各种生物的和非生物的因素对种群动态的影响方式和途径。 与密度无关的种群增长模型：离散增长和连续增长模型 与密度有关的种群增长模型：离散、连续
15、(Logistic模型),种群增长模型,与密度无关的种群增长模型 (density-independent)（指数增长） 与密度无关的增长:假定环境中空间、食物等资源是无限的，增长率不随种群本身的密度而变化，通常呈指数式增长，或称为非密度制约型增长 世代彼此不重叠，不连续，分步_离散增长，差分方程 世代彼此重叠_种群连续增长，微分方程,种群增长模型,与密度无关的种群增长模型 种群离散增长模型(单种群增长数学模型)（几何级数增长，J型增长曲线）Nt+1=NtNt=N0 tN种群大小t时间 种群的周限增长率,种群增长模型,J型增长模型_例： 一年生生物种群，开始时10个雌体，到第二年成为200个，即N010，N1200，一年增长20倍，则代表两个世代的比率 N1/N0=20 如果种群在无限环境下以此速率增长，则N0=10 N1=N01=10201N2=N02=10202. Nt=N0 t,种群增长模型,J型增长模型_例： Nt=N0 tlgNt=lgN0+tlg 1，种群上升 1，种群稳定 0 1，种群下降 0，种群将在下一代灭亡,种群增长模型,与密度无关的种群增长模型种群连续增长模型(恒定的每员增长率r，与密度无关),
