生态学》第3章：种群生态之一

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1、,种群生态学,学习生物种群的特征及其与环境的关系，掌握生物种群的数量、动态和质量及其对环境的适应。掌握种群内部和不同种群间的相互关系。,第三章 种群生态学,目的要求,第一节 种群及其基本特征 第二节 种群生活史 第三节 种内与种间关系,主要内容,第三章 种群生态学,第一节 种群动态 一、生物种与种群的概念 二、 种群动态 三、种群的空间格局 四、种群调节 第二节 种群生活史 第三节 种内与种间关系,第一节 生物种与种群的概念 一、物种及种群的概念 物种：形态相似的个体的集合 种群是指一定空间中同种个体的组合。或者特定空间内能自由交配、繁殖后代的同种生物个体的集合。 抽象：探讨一般规律时，泛指该

2、种的任一种群。 具体：具体研究时，种群是具体的，有时间和空间上的限定。,种群的概念,第三章 种群生态学（Population Ecology）,种群特征,二、种群特征 1、主要特征 种群是由个体组成的，个体通过特定的关系构成一个有机整体，它具有以下主要特征。 （1）、数量特征 （2）、空间特征 （3）、遗传特征,种群特征,2. 新特征： 种群的数量变化（年和季节）及其自我调节能力。 种群的质量变化（进化）及其与环境的关系（自然选择） 种群对环境的适应-生态对策 社群关系（其它种内关系）：等级制、利他行为、领域性、集群与分散、婚配制度。密度效应等。 种间关系：种间竞争、他感作用、食草、捕食、寄生

3、、共生等。,种群生态学,种群生态学就是研究种群动态、特征及其生态规律的科学。,第三章 种群生态学,第一节 种群动态 一、生物种与种群的概念 二、 种群动态 三、种群的空间格局 四、种群调节 第二节 种群生活史 第三节 种内与种间关系,第二节 种群动态 种群动态研究种群数量在时间和空间上的变动规律 （1）种群的数量和密度 种群动态 （2）种群的分布 （3）种群数量变动和扩散迁移 （4）种群调节,种群数量,一、种群密度 1. 种群的大小和密度（size & density）:（种群数量） (1)定义： 种群大小指该种群所包含的个体数目的多少。（绝对量） 种群密度是指单位空间内个体数目或生物量。（相

4、对量） 单位空间可以指面积：Km2=100公顷（hectare）=100万m2，亩等。也可以指体积：m3, l, ml等。 生物量（biomass）：个体数目个体的平均体重,密度的类型,（2）密度的类型： 绝对密度：指单位面积或空间的实有的个体数 相对密度：用其他统计数量指标间接的表示种群数量高低的相对值。,密度的类型,根据种群密度的适宜程度，分为： 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。,二、种群统计学,三类统计指标 （1）种群密度 （2）

5、初级种群参数 包括：出生率、死亡率、迁出和迁入 （3）次级种群参数 包括：性比、年龄结构、种群增长率等,年龄结构,1. 年龄结构(age structure)： (1) 定义：年龄结构是指种群中各个年龄级个体数的分布情况，也称年龄分布或年龄组成(age distribution or composition) 。 (2) 年龄的划分： 以绝对年龄划分：年、月、日、时等。 以生殖状况划分：繁殖前、繁殖期、繁殖后年龄，如鸟类等。 人类这三期相近，昆虫前期很长，繁殖期短，后期无。,年龄结构表示法,(3)年龄结构的表示法： 年龄比例（age ratio）：种群中各年龄级的个体数占种群个体总数的比例。

6、年龄金字塔(age pyramid)：按年龄级由小到大的顺序，将各龄级个体数或年龄比例用图形表示。上下表示年龄级，左右宽度表示各龄级个体数或年龄比例。 年龄金字塔也称年龄锥体（P49）,年龄金字塔,年龄金字塔,增长型金字塔：典型金字塔，出生率大于死亡率。基部宽、顶部狭窄。 稳定型金字塔：钟形，出生率与死亡率相近。各部相近。 衰退型金字塔：壶形，死亡率大于出生率，数量趋于下降。基部窄，中上部宽。,年龄金字塔,年龄结构应用,（4）年龄结构的应用： A. 判断动物濒危状况的一个重要标志。 B. 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。 C. 研究人口的有用工具。,应用,降低人口增长率的

7、措施（政策）： a. 晚育，假如20岁生育，100年生育5代；25岁生育，100年生育4代，少生一代，对于我国来说就意味着少生2亿多人。 b.少生。但长期执行“临界生育水平”（人口增长为零）以下的出生率标准，又会使年龄结构出现衰退型，使社会人口老龄化。,种群的性比,2. 种群的性比（sex ratio）： 种群中雄性个体和雌性个体数目的比例。 性比的表示方法： （1）简单性比，雄：雌； （2）总性比，雌/总数*100%，或雄/总数*100%,生命表,3. 生命表（life table）： 生命表：描述种群死亡过程的表格。是分析种群动态的有效工具。 编制方法：首先划分年龄阶段，记录各年龄级开始时

8、的种群数量，直至该群动物全部死亡，最后据此计算各年龄级死亡率、存活分数、平均寿命等。,种群生命表,生命表说明,生命表各列的意义及计算方式： （1）年龄（年）X：此栏为人为所分。时（分、秒）、天、月、年、数年等。昆虫常以卵、幼虫、蛹、成虫等单位。 （2）各年龄初始存活数nx：此栏为基础数据栏。 （3）各年龄初始存活分数lx：各期存活数占初始种群数量（n0）的比例。(与上述存活率略有不同) lx = nx/n0（*100，*1000）（%，） （4）各年龄死亡数dx：从X到X+1时的死亡个体数。此栏实测或计算， dx = nx-nx+1,生命表说明,（5）各年龄死亡率qx：从X到X+1时的种群死亡

9、率。qx = dx/nx （6）各年龄平均存活数Lx：各年龄期的中点，平均存活数目。Lx=(nx+n x+1)/2 = nx- dx/2 = n x+1+ dx/2。（nx=nx+1+dx） （7）各年龄及其以上存活的年总数Tx：已活到X年龄的生物总计还有多少年的存活时间。（所有现有个体存活时间的积累）Tx = Lx+L x+1+ Lx+2+Lm=Tx (X从X到m, m为最长寿命) （8）平均寿命（生命期望值）ex：X龄的生物平均还能活的时间。ex= Tx/nx,生命表类型,生命表的类型： 动态生命表：记录同一时间出生的种群存活（死亡）过程的生命表。个体经历了相同的环境条件。适于寿命较短的种

10、群。又称同生群（cohort）生命表，特定年龄生命表，水平生命表。 静态生命表：根据某一特定时间对某一种群进行年龄结构的调查所编制的生命表。各年龄的个体经历了不同的环境条件。适于稳定的种群和寿命较长的动物。特定时间生命表，垂直生命表。,存活曲线,3. 存活曲线(Survival curve) 存活曲线是以时间间隔为横坐标，以相应的存活个体数或存活率为纵坐标所作的曲线图。,存活数nx 存活率lx lg nx lg lx,（相对）年龄X,A，I,B2,B1，II,B3,C，III,存活曲线,与生命表相比，存活曲线更直观地看出种群的数量动态。为了比较种群数量变化率，纵坐标常采用对数形式；为了比较不同

11、寿命种群动态，横坐标常采用相对年龄（如寿命的百分数, X/XL100%。XL为寿命）。,存活曲线类型,不同生物种群的存活曲线不同（X：相对年龄；Y：存活数的对数），可以分为三种类型： A(I)型：凸型存活曲线，种群接近生理寿命之前，死亡率一直很低，直到生命末期死亡率才迅速上升。如人类和大型兽类。 B(II)型：对角线型存活曲线，种群下降速率（死亡率）各时期相等。如许多鸟类。B2 C(III)型：凹型存活曲线，早期死亡率高，以后死亡率很低并稳定。如牡蛎等甲壳类，固定下来后死亡率很低；鱼类、两栖类、海产无脊椎动物、寄生虫等都属这一类。,综合生命表,综合生命表与简单生命表不同之处除了存活率lx外，增

12、加了mx栏，mx表示各年龄的出生率。,净生殖率,说明： X如果是年龄范围，则取平均值作为代表性年龄。nx、dx则换算为% 或，或取1，也可用lx、qx表示。 mx是出生率，是某一时间（X）内每一雌体所产的雌体数。 lxmx是X时间的生殖率。 净生殖率(R0): 一个世代后，每雌产雌数。也就是，每个世代的增殖率（一个世代后，原个体都已死亡）R0= lx mx,世代增殖率,若R0 1，则出生率死亡率，一个世代后种群数量增殖R0倍。（种群增长） R0 = 1，则出生率=死亡率，一个世代后种群数量稳定。 R0 1，则出生率死亡率，一个世代后种群数量下降。 R0 = 0，则出生率=0，一个世代后种群绝灭

13、。,平均世代长度,净生殖率是一个世代种群的增长率，世代的长短用平均世代长度（T，母世代生殖到子世代生殖的平均时间）来衡量。 T =（X lx mx）/（lx mx） =（X lx mx）/ R0 由于不同种群的T不同，R0不可比。所以，种群间数量增长率采用种群增长率： r = lnR0 / T,内禀增长率,（二）种群增长率与种群的内禀增长率（instrinsic growth rate） 1. 概念： 出生率、死亡率、迁入率、迁出率直接决定种群动态，年龄结构、性比等特征影响种群动态，但是，任何单一特征都不能说明种群整体数量的变化。 种群增长率 r=InR0/T R0:代表该种群世代的净增殖率

14、T：世代的时间,种群增长率 r=InR0/T,r 值的大小，随R0增大而增大，随T值增大而减小。 计划生育政策的目的使r值变小，途径有 （1）降低R0值 （2）使T值增大,在长期观察某种群动态时，自然种群增长率r值是很有用的指标。 条件有利时：r值为正值 条件不利时：r值为负值,种群的内禀增长率是种群整体数量变动的重要参数。 内禀增长率是指在理想条件（无限制因子）下的种群增长率，用rm表示。它充分表现了种群最大潜在生殖能力。又称生物潜能或生殖潜能。 rm与实际增长率（r）之差被称为环境阻力。,概念,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

15、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,三、种群的增长模型 1. 指数增长：种群在无限制的环境中，表现为指数增长。 （1）世代不重叠的离散型增长模型： 假定某种群的初始种群数量为N0,经世代1，2，3t后，种群数量为N1，N2， N3， Nt。 种群世代增长率（=R0），又称为周限增长率（finite rate of increase）。 1=N1/N0, 2=N2/N1,t=Nt/Nt-1。 若环境是无限的，各世代的增长率应相等， 即：1=2=3=t=。 则：N1=N0； N2=N1 =2N0； N3=N2 =3N0 Nt=Nt-1 =tN0,周限增长率,周限增长率

16、（）和世代增殖率（R0）的意义相同，所以 若 1，则出生率死亡率，一个世代后种群数量增殖R0倍（增长）。 = 1，则出生率=死亡率，一个世代后种群数量稳定。 1，则出生率死亡率，一个世代后种群数量下降。 = 0，则出生率=0，一个世代后种群绝灭。,微分方程,当世代之间有重叠，种群数量以连续方式变化，通常用微分方程来描述其增长。 dN/dt=rN 积分式为：Nt=N0ert r为瞬时增长率：r =(lnNt-lnN0)/t。 Nt=N0ert 与 Nt = N0t相比，可以看出：ert = t，er = , r=ln ,（2）世代重叠的连续型增长模型（微分方程）,种群生态学,若r 0，则出生率死亡率，种群增长。 = 0，则出生率=死亡率，种群稳定。 0，则出生率死亡率，种群下降。 = - ，则出生率=0，种群绝灭。,(3) rm, r和的关系： r是瞬