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1、生态学 基础,地理规划学院,主要内容：种群和种群动态 生物种及其变异与进化种群生活史种内与种间关系,第一节 种群和种群动态,一、种群的概念及特征 二、种群的动态密度和分布种群统计学种群增长模型种群数量变动及调节 三、种群调节 四、集合种群动态,一、种群的概念及特征,1.概念种群（population）是在同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合。构成种群的要素： 同一生境。 同一物种 能够繁殖并产生有生殖力的后代。组成：单体生物 或构件生物,单体生物与构件生物单体生物：每一个个体都是由一个受精卵直接发育而来，个体的形态和发育都可预测的生物。构件生物:受精卵首先发育成一结构单位或构件，在此基础
2、上发育出更多的构件，其形成分支结构、形态和时间是不可预测的。,可可西里的藏羚羊种群,非洲某草原的狮群,海洋中的鱼群,树木种群,蘑菇种群,种群概念的内涵不是个体的简单相加：有机体之间相互作用，整体上呈现组织结构特性 个体之间差异性：不同的发育阶段(年龄不同)；同一生长阶段，个体贡献不同 个体水平与种群水平的差异：个体有出生、死亡，种群称为出生率和死亡率,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：单位面积（或空间）上种群具有一定数量（即密度），且随时间而变。遗传特征：组成种群的所有个体属一个基因库，以区别于其它物种，但基因组成同样是处于变动之中的。 种群生态学（popul
3、ation ecology）研究同种生物个体群数量动态、特性分化及其发生发展的科学。,种群的群体特征,种群数量：密度(density) （原始密度(crude density) 、生态密度(ecological density) ）种群初级参数： 出生率(natality)（生理出生率(physiological natality) 最大出生率(maximum natality)、生态出生率(ecological natality) 实际出生率(realized natality)） 死亡率(mortality) （生理死亡率(physiological mortality ) 最小死亡率(m
4、inimum mortality)、生态死亡率(ecological mortality) 实际出生率(realized)） 迁入和迁出率次级种群参数：性比(sex ratio) 、年龄分布(age structure) 、种群增长率（population growth rate）、分布型（pattern of distributipn）,种群参数的一些基本概念,原始密度(crude density) ：单位空间内个体的数量。生态密度(ecological density)：生物实际占有空间内的个体数量。生理出生率(physiological natality)：种群在理想条件下所能达到的最大
5、出生数量，又称最大出生率(maximum natality)生态出生率(ecological natality)：一定时期内，种群在特定条件下实际繁殖的个体数量，它受生殖季节、一年生殖次数、一次产仔数量、妊娠期长短和孵化期长短、以及环境条件、营养状况和种群密度等因素影响，又称实际出生率(realized natality)。生理死亡率(physiological mortality )：最适条件下，所有个体都因衰老而死，这种死亡率称生理死亡率，又称最小死亡率(minimum mortality)生态死亡率(ecological mortality)：一定条件下，种群实际的死亡率，又称实际出生率
6、(realized)。,二、种群的动态,种群动态主要包括种群的大小或个体数量在时间和空间中的变动规律。（一）种群的密度、分布及其数量统计1.种群的大小和密度种群的大小(size)：指一定区域个体的数量、生物量或能量。种群的密度：指单位面积/体积/生境中种群的大小，通常以个体的数量或生物量表示。,绝对密度：单位面积或空间上的实有个体数。如：10只黄鼠/平方米相对密度：表示生物数量多少的相对指标。包括直接数量指标和间接数量指标。如：10只黄鼠/100个捕鼠器直接数量指标 10个鼠洞/平方米间接数量指标,2.种群的数量统计步骤：确定种群边界选择密度表示形式选择统计方法（1）直接计数法（总数量调查法）
7、在既定范围内统计同种个体的总数目,（2）样方法： 选取若干样方，计数样方内全部个体，然后将其平均数推广到整个空间，估计种群数量。注意：样方必须具有良好的代表性，这可以通过随机取样法来保证。,（3）标志重捕法： 在调查地段中，捕获一部分个体进行标志，然后放回，经一定期限后进行重捕。根据重捕中标志数的比例，估计该地段中个体的总数。 M：Nm：n N=(Mn)/m标志重捕法要求：（1）标志个体在种群中均匀分布。（2）标志个体与未标志个体有同样被捕的机会。（3）调查期间没有迁入迁出，无出生死亡。,(4)捕捉法：如生物网等。散放于地面的捕鼠夹、诱捕飞行昆虫的黑光灯、捕捉地面动物的陷阱、搜集浮游动物的生物
8、网等，只要能加以合理的定量，就可以作为相对密度指标。,(5)粪堆计数法：常用于调查兔、鹿等中、大型狩猎动物，其方法包话计数样方或线路上的粪堆数目。(6)鸣叫计数：主要适用于鸟类。 (7) 单位渔捞努力的鱼类或生物量：在鱼类数量统计和预测预报模型中被广泛应用，如每小时拖网作业的捕鱼量等。 (8)计数动物活动所遗留的痕迹：诸如土丘、洞穴、跑道、雪地上的足迹、巢等数量。,3.种群的空间格局(内分布型),由于自然环境的多样性，以及种内种间个体之间的竞争，每一种群在一定空间中都会呈现出特有的分布形式。（1）定义：组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局。,类型,随机型,均匀型,成群型,随机分布,每一
9、个体在种群领域中各个点上出现的机会是相等的，并且某一个体的存在不影响其他个体的分布。随机分布比较少见，因为在环境资源分布均匀，种群内个体间没有彼此吸引或排斥的情况下，才产生随机分布当一批植物(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,均匀分布,种群内的各个体在空间的分布呈等距离的分布格局。如人工林引起均匀分布主要原因：是由于种群内个体间的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优势种呈均匀分布而使其伴生植物也呈均匀分布地形或土壤物理形状的均匀分布使植物呈均匀分布,成群分布,成群分布：种群内个体在空间分布极不均匀，呈块状或呈簇、成群分布
10、成群分布形成的原因是：微地形的差异：植物适于某一区域生长，而不适于另外区域生长繁殖特性所致：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响资源分布和动物的社会行为,样方中个体平均数与方差的计算方法,式中，x为样方中的个体数; f为出现的频率; N为样方总数.,标准样地示意图,种群的分布格局,均匀分布：S2m=0(S2样方个体数的方差，m为样方个体的平均数 )原因：种群内个体间的竞争。随机分布：S2m=1-原因：资源分布均匀，种群内个体间没有彼此吸引或排斥。聚集分布：S2m1-原因：资源分布不均匀；种子植物以母株为扩散中心；动物的社会行为使其结群。,a,b,c,d,e,f,g,h,
11、i,j,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,样方号,小尺度上的种群的分布格局示意图-1,A 随机分布 B 均匀分布 C 聚集分布,A,B,C,小尺度上的种群分布格局-2,灌丛随形态的增大分布格局的变化A 聚集分布 B 随机分布C 均匀分布,B,A,C,木馏灌丛根的分布格局,大尺度上的种群分布格局,美洲鸦(Corvus brachyrynchos)(左)和鱼鸦(C. ossifragus)(右)种群的冬季分布,（2）影响空间格局的因素样本面积大小的不同会影响种群内分布型的确定。种群密度的变化会导致内分布型的变化。同种生物在不同生境分布型也可能有变化。,（3）研究种群空间分布的意义：可反映种
12、内个体间的相互关系。个体间相互吸引，就会出现聚集；个体间相互独立，就会出现随机分布；个体间相互排斥，就会出现均匀分布。,（二）种群统计学,种群具有个体所不具备的各种群体特征，这些特征多为统计指标，大致可分为3类。种群密度，它是种群的最基本特征。初级种群参数，包括出生率、死亡率、迁入率和迁出率。（这些参数与种群的密度变化直接相关）次级种群参数，包括年龄结构、性比和种群增长率等。,1.出生率出生率：泛指任何生物产生新个体的能力(生产、出芽、孵化、分裂等形式），以新生子代数量占群体总量的百分比表示 。最大出生率（maximum natality）：是在理想条件下即无任何生态因子限制，繁殖只受生理因素
13、限制时出生率。实际出生率(realized natality)：表示种群在某个特定的环境条件下的实际出生率。它随种群的组成和大小，物理环境条件而变化的 种群的数量变动取决于出生率和死亡率的对比关系。,2.死亡率死亡率：是在一定时间内死亡个体的数量除以该时间段内种群的平均数量。最低死亡率：是种群在最适环境条件下，种群中的个体都是因年老而死亡时的死亡率，即生物都活到了生理寿命后才死亡。实际死亡率（生态死亡率）：在特定环境条件下种群中的个体实际上的平均死亡率。（随种群状况和环境条件而改变）种群的。生理寿命是指种群处于最适条件下的平均寿命。生态寿命：种群在特定环境条件下的实际寿命。,3.迁入和迁出迁入
14、（immigration）和迁出(emigration)也是种群变动的两个主要因素，迁移率描述各地方种群之间进行基因交流的生态过程。迁移率与栖息地周长有关。在种群动态研究中，往往假定迁入和迁出相等，从而忽视这两个参数。,4.年龄结构(1)概念年龄结构：不同年龄级的个体在种群中所占的比例。种群的年龄结构对种群的出生率、死亡率有很大影响。种群中具有繁殖能力年龄的成体比例较大，种群的出生率就越高；而种群中缺乏繁殖能力的年老个体比例越大，种群的死亡率就越高。,（2）表示方式：年龄锥体（年龄金字塔 ） 以不同宽度的横柱从下到上排列表示不同数目的各年龄级个体从小到大所占比例绘成的图。 年龄锥体表示种群的年
15、龄结构分布。,（3）年龄结构的类型A.增长型种群年龄锥体呈典型金字塔型，基部宽阔而顶部狭窄；种群中有大量的幼体，而年老的个体很少。种群出生率大于死亡率，是迅速增长的种群。,B.稳定型种群年龄锥体大致呈钟型，基部至顶部大体相当；种群中幼年个体和老年个体数量大致相等；出生率和死亡率也大致平衡，种群数量稳定。,C.下降型种群年龄锥体呈壶型，基部比较狭窄而顶部较宽，种群中幼体所占比例很小，而老年个体的比例较大种群死亡率大于出生率，是一种数量趋于下降的种群。,5、性比,性比是种群中雄性个体（）和雌性个体（）的比例。,第一性比,第二性比,第三性比,受精卵的与比例，大致是1:1,幼体成长到性成熟这段时间里，由于种种原因，与的比例会发生变化，至个体开始性成熟为止与的比例。,成熟的个体性比,性比影响种群出生率一雄一雌() ：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。,鱼类的性逆转是比较常见的，如黄鳝的性腺，从胚胎到性成熟是卵巢，只能产生卵子。产卵后的卵巢慢慢转化为精巢，只产生精子。所以，每条黄鳝一生中都要经过雌雄两个阶段。,黄鳝,合鳃科。体圆，细长，呈蛇形。尾尖细。头圆，唇发达，上下颌有细齿。眼小，为皮膜覆盖。左右鳃孔在腹面相联。体无鳞。无偶鳍，奇鳍退化仅留下不明显的皮褶。,
