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1、第二节 种群增长,第二节 种群增长,简单的模型 几何增长 指数增长 逻辑斯谛增长 种群的数量自然调节,1、简单的模型,Nt+1 Nt = B + I D E B: birth， B=bNt I: immigrant D: death, D=dNt E: emigrant,2、几何级数增长,Nt+1,Nt,Nt= tN0,(1,增长; =1,不增减; 1,下降),适用: 世代重叠, 生活史短, 无特定繁殖期 在无限环境中的几何增长 繁殖速率恒定,3、指数增长,可用微分方程表示: dN/dt=(b-d)N dN/dt: 种群的瞬时数量变化 b、d: 每个体的瞬时出生率、死亡率 b-d=r: 瞬时增
2、长率(内禀增长率:种群固有的内在增长能力) dN / dt = r N dN / N = r dt,3、指数增长,对上式积分可得: Nt=N0ert Nt: t 时刻的种群数量; N0: 种群起始个体数量; e: 自然对数的底 对数增长： lnNt = lnN0 + r t,3、指数增长,4、逻辑斯谛增长,适用条件： 世代重叠, 连续性生长; 在有限环境中的增长; 繁殖速率不恒定 两个假设： 有一个环境容纳量（K，Nt=K零增长） 增长率随密度上升按比例变化,4、逻辑斯谛增长,dN / dt=N (r - cN) NK, dN / dt=0, r - cN=0 , c= r/ K dN/dt
3、= rN (1- N/K) = rN (K-N) / K (k - N) / k: 逻辑斯谛系数 Nk,种群下降; N=k,种群不增不减;Nk种群上升,4、逻辑斯谛增长,曲线的五个时期： 开始期（潜伏期） 加速期 转折期 减速期 饱和期,dN / dt: 瞬时增长量。 N=K/2时，有最大增长量（optimal yield）,4、逻辑斯谛增长,4、逻辑斯谛增长,意义 1、它是许多相互作用的种群增长模型的基础 2、是渔业、林业、农业等实践领域中，确定最大持续产量的主要模型 3、模型中两个参数 K 和 r 已经成为生物进化对策理论中的重要概念。,最大持续产量（maximum sustained y
4、ield） 如果收获量能保持长期稳定又不会使种群的数量下降，那么这样一个收获量就被称为持续产量。,与密度无关的单种群离散增长模型,环境容量无限、没有迁入迁出、世代不重叠、不具年龄结构 N t+1 =Nt Nt =N0t ：周限增长率,与密度无关的 单种群连续增长模型,环境容量无限、没有迁入迁出、世代重叠、具年龄结构 dN/dt=rN Nt=N0ert r：瞬时增长率 rln， =er,与密度有关的种群连续增长模型,环境容量有限、没有迁入迁出、世代重叠、具年龄结构 与密度有关的单种群连续增长模型 Logistic增长 dN/dt=rN(1-N/K)= rN(K-N)/K Nt=K/(1+e-rt
5、) 环境容量K 相邻压力：N/K 剩余空间： 1-N/K,二、 种群数量的自然调节,种群数量的波动 非周期性波动：无规则,种群数量的自然调节,种群数量的波动 周期性波动,种群数量的自然调节,种群数量的波动 季节波动 种群爆发,种群数量的自然调节,1. 种群数量的波动 生态入侵,牵牛(Ipomoea nil),马樱丹（Lantana camara）,大米草 (Spartina anglica),薇甘菊(Mikania micrantha),红瓜(Coccinia cordifolia),猫爪藤(Macfadyena unguis-cati),银胶菊(Parthenium hysterophoru
6、s,五爪金龙 (Ipomoea cairica),西番莲 (Passiflora coerulea),水花生(Alternanthera philoxeroides),水葫芦(Eichhornia crassipes),心叶落葵薯(Anredera cordifolia),豚草,福寿螺,非洲大蜗牛,美国白蛾,松材线虫,种群数量的自然调节,种群数量的波动 种群的衰落和灭亡： 背景灭绝率 (background extinction rate):人类出现之前的灭绝速率. 当代的物种绝灭率比之高1000至10000倍。,种内关系 集群 种内竞争,第三节 种群间的相互关系,思考一下集群有何生态意义,第
7、三节 种群间的相互关系,种群作为一个系统，个体关系更亲密 两性关系 亲子关系 群体关系 社会关系 利他行为 种群对综合环境适应能力的提高,亲缘利他 互惠利他 纯粹利他,第三节 种群间的相互关系 种间关系,类型 A B 特 点 竞争 - - 彼此互相抑制 捕食 - - A种杀死或吃掉B种 食草 中性 O O 彼此互不影响 共生 + + 彼此有利，分开后不能生活 合作 + + 彼此有利，分开能独立生活 附生 + O A种有益，B种无影响 寄生和拟寄生 + - 对A有利，对B有害,竞争,竞争: 生活在同一地区的两个物种,由于利用相同的资源,导致每一个物种的数量下降,即两种群彼此发生有害影响. 竞争一
8、般可分为干扰竞争和利用竞争. 干扰竞争:一种动物借助于行为排斥另一种动物使其得不到资源. 如:红翅鸫和黄头鸫. 利用竞争:一个物种所利用的资源对第二个物种也非常重要,但两个物种并不发生直接接触.如:蚂蚁、啮齿动物都以植物种子为食.,竞争,一、种群竞争的理论模型 竞争方程建立在逻辑斯谛方程的基础上. dN1/dt=r1N1(k1-N1- 12N2)/k1 dN2/dt=r2N2(k2-N2- 21N1)/k2 k1、k2:两竞争物种的环境负荷 12: 物种2的竞争系数,2对1的竞争抑制作用; 21: 物种1的竞争系数,1对2的竞争抑制作用. 当没有竞争情况下, 12或N2等于0, 21或N1等于
9、0;即呈S曲线.,竞争,二、竞争排除 两个种群开始竞争时,一个种群最终将另一个种群完全排除掉,并使整个系统趋向饱和. 结论: 两个生态学上完全相同的物种不可能同时同地生活在一起（竞争排斥原理）;不同物种要实现在饱和环境和竞争群落中的共存,必须具有某些生态学的差异（生态位分化）.,竞争,三、实验条件下的种群竞争 例子: 大草履虫和双小核草履虫,竞争排斥原理,竞争,四、在自然条件下的种群竞争 (1) 对生活在同一地区的近缘物种生态学研究: 近缘物种在形态生理生态方面相似,因生活在同一地区,竞争激烈,迫使其在生态学上发生分化,表现在3方面: 第一: 利用不同的生境或微生境 第二: 吃不同的食物 第三
10、: 在不同的时间出来活动,竞争,(2) 特征替代现象: 同地分布的近缘种之间的差 异往往比异地分布时所表现的差异大. 因同地分布时,彼此由于竞争而发生分化,而异地分布时,由于无竞争而分化不明显. (3)对所谓“不完全”动植物区系及生态位相应变化 如:海岛即属于这种区系 在海岛上缺少大陆上许多物种,侵入海岛的物种扩展其生态位,利用一些新生境资源,因此其数量比大陆多,生境也更广,觅食技巧更多样.,请试用一句话来简要概括一下竞争与生态位的关系,捕食,一个物种的成员以另一物种成员为食,被捕食者常常被杀死. 狭义捕食: 动物吃动物 广义捕食则包括动物以植物为食的现象（植食）以及茅膏菜、捕蝇草、瓶子草、猪
11、笼草和狸藻等少数植物捕捉昆虫将其消化以吸取含氮物质的情况。,捕食作为一个重要生态学现象的理由: a.限制种群的分布,抑制种群的数量. b.捕食同竞争一样,是影响群落结构的主要生态过程. c.捕食是一个主要的选择压力,生物的很多适应可用捕食者和猎物间的协同进化来说明.,寄生 寄生是指一个种（寄生物）寄居于另一个种（寄主）的体内或体表、靠寄主体液、组织或已消化物质获取营养而生存。 1）微寄生物，在寄主体内或表面繁殖（病毒、细菌、真菌和原生动物 ） 2） 大寄生物，在寄主体内或表面生长，但不繁殖。（昆虫 ） 3）拟寄生物（重寄生物）：在昆虫寄主身上或体内产卵，通常导致寄主死亡。,共生,是指动植物互相
12、利用对方的特性和自己的特性一同生活相依为命的现象。 共生关系包括：互利共生，偏利共生， 豆科植物提供根瘤菌营养物质，根瘤菌提供氮元素。对双方都有利，这就是互利共生。 仅一方有利称为偏利共生。附生植物,如兰花,生长在乔木的枝上,使自己更易获得阳光和根从潮湿的空气中吸收营养。藤壶附生在鲸鱼或螃蟹背上。以其头顶上的吸盘固着在鲨鱼腹部等,都是被认为对一方有利,另一方无害的偏利共生。,本章复习思考题,名词解释： 种群，分布型，年龄结构，多型现象，生理年龄，生态年龄，同生群 1.什么是生命表？ 2.种群间的相互关系包括哪些类型？你能举出哪些例子？ 3.简述与密度有关的单种群连续增长模型. 4.捕食的生态学意义。 5.比较r-选择和k-选择策略的不同。 6.说明存活曲线的类型和代表生物。 7. 计划生育的依据是什么？,
