种群及其基本特征2012ppt课件

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1、第四章第四章 种群及其基本特征种群及其基本特征一、种群概念一、种群概念1. 1. 定义定义：同一时期内占有一定空间的同种生物个体的集合l种群的界限l种群组成 单体生物：单体生物：一个受精卵直接发育，个体的形态和发育都可以预测 例：哺乳类、鸟类、两栖类和昆虫等 构件生物：构件生物：受精卵、结构单位或构件、更多的构件，形成分支结构发育的形式和时间是不可预测。例：大多数植物、海绵、水螅和珊瑚等2 种群基本特征种群基本特征l空间特征：空间特征：种群具有一定的分布区域 l数量特征：数量特征：每单位面积(或空间)上的个体数量(即密度)是变动的 l遗传特征：遗传特征：种群具有一定的基因组成，即系一个基因库，

2、以区别于其他物种，但基因组成同样是处于变动之中种群是物种在自然界中存在的基本单位种群是物种进化的基本单位种群是生物群落的基本组成单位。3 3 区别种群和种区别种群和种( (物种物种) )的概念的概念l种是能够相互配育的自然种群的类群,不同种之间存在生殖隔离现象,是一个分类阶元l一个物种可以包括许多种群l不同种群之间存在明显的地理隔离,长期隔离有可能发展为不同亚种,甚至产生新的物种4 4 研究内容研究内容l种群生态学：研究种群的数量、分布以及种群与其栖息地中的非生物因素和其他生物的种群等的相互关系。l种群遗传学：研究种群中的遗传过程，包括选择、基因流、突变和遗传漂变等。l种群生物学：研究种群的结

3、构、形成、发展和运动变化规律的科学种群生态学+种群遗传学5 5 研究意义研究意义l实践：如病虫害防治-密度；渔捞量、毛皮兽产量、野生经济、资源和珍贵动物的保护、管理和利用等等l理论：种群具有个体所不具备的特征-独立的生态学分支l种群生态学对进化论有重要意义l进化:种群中个体基因频率从一个世代到另一个世代的变化过程。 二、种群动态二、种群动态种群动态:研究种群数量在时间上和空间上的变动规律l数量和密度-有多少l分布和空间结构-哪里多哪里少l数量变动-怎么样变动l种群的调节机制-为什么这样变动l基本研究方法野外观察实验研究理论模型1. 种群的大小和密度 大小：一定区域种群个体的数量/生物量/能量

4、种群密度：单位面积、单位体积或单位生境中个体的数目2. 种群的数量统计划分研究种群的边界 种群密度估计： 绝对密度：单位面积或空间的实有个体数 相对密度：能获得表示种群数量高低的相对指标（一）种群的数量统计（一）种群的数量统计（1 1）总数量调查法：）总数量调查法：在某一面积的同种个体数目（2 2）取样调查）取样调查 1 1）样样方方法法：在若干样方中计算全部个体，以其平均值推广来估计种群整体。样方需要有代表性并随机取样。 2 2）标标记记重重捕捕法法：用于不断移动位置直接记数很困难的动物。在调查样地上，随机捕获一部分个体进行标记后释放，经一定期限后重捕。 原理：原理： N : N : M =

5、 = n : m 其中M：标记个体数 n：重捕个体数 m：重捕样中标记数 N：样地上个体总数。3 3 绝对密度测定绝对密度测定绝对密度测定绝对密度测定标记重捕方法假设：l标记个体和未标记个体具有同等的被重捕的机会l调查期间没有出生和死亡l调查期间没有迁入和迁出l施夸贝尔法 多次标记，多次重捕l乔利-西贝尔法 适用于开放的种群3)3)去除取样法去除取样法 原理：原理：在一个种群中，随着连续的捕捉，种群数量逐渐减少，因而花同样捕捉力量所取得的效益就逐渐减少。以每次捕获（或每周）为纵坐标，累计数为横坐标，取延长线就为总数 每次捕捉时，对于每个动物受捕的概率是不变的； 在调查期间，没有出生、死亡、迁入

6、和迁出。假设：假设：4 4 相对密度调查法相对密度调查法l捕捉 置100铁铗，日捕获10只老鼠，相对密度10%；l粪便数 l鸣叫计数l毛皮收购记录l单位渔捞努力的鱼数或生物量l计数动物活动遗留下来的痕迹 l至今得到准确数量统计结果的只是少数种类，在许多情况下不得不用数量级变化的资料；l多种间接方法和定点的较准确的绝对调查结合起来，可以取得良好的效果；l数量调查方法很丰富，要因地制宜。注意：注意：（二）（二） 种群的空间格局种群的空间格局 1 定义：定义： 组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局 随机分布（随机分布（randomrandom） 均匀分布（均匀分布（uniformunifor

7、m） 成群分布（成群分布（clumpedclumped）或聚集分布（）或聚集分布（aggregatedaggregated）（1 1）随机分布）随机分布（2 2）均匀分布）均匀分布每一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。 个体间的距离比随机分布更为一致。主要是种群内个体间的竞争 。在自然情况下，均匀分布最为罕见。例：海岸悬崖上营巢的海鸥；青海湖鸟岛鹭鸶巢 2 2 分类分类（3 3）成群分布）成群分布种群内个体分布不均匀，形成许多密集的团块状。原因：原因：资源分布不均匀；植物种子传播方式以母株为扩散中心；动物的集群行为。l均匀群l随机群l聚集群3

8、3 分布格局类型的判定分布格局类型的判定常用而简便的检验内分布型的指标是常用而简便的检验内分布型的指标是 方差方差/ /平均数比率，即平均数比率，即 011=均匀分布随机分布成群分布种群内分布型的研究是静态研究，比较适用于植物、定居或不大活动的动物，也适用于测量鼠穴、鸟巢等栖居地的空间分布。4 4 决定种群内分布型的因素决定种群内分布型的因素主要决定于个体之间相互作用和栖息环境的特点种内个体的相互作用 相互吸引集群 相互排斥均匀 中性关系随机环境 资源呈板块状集群 资源均匀分布随机或均匀型5 5 意义意义(1) 种内个体间的相互关系可以通过内分布型表现出来 （如：相互吸引、相互独立、相互排斥）

9、(2) 有助于发展更为精确的抽样技术(3) 有助于对研究资料提出适当的数理统计方法，包括适当的数据代换种群统计学种群统计学：研究种群出生、死亡、迁移、性比、年龄结构的统计学l基本特征：种群密度l初级种群参数：出生率、死亡率、迁入和迁出与种群的密度变化密切相关l次级种群参数：性比、年龄结构和种群增长率等 （三）种群统计学（三）种群统计学1 1 初级种群参数初级种群参数死亡率种群密度出生率迁入迁出l出生率、死亡率、迁入和迁出l出生率：任何生物产生新个体的能力最大出生率：在理想条件下即无任何生态因子限制，繁殖只受生理因素所限制产生新个体的理论上最大数量。 实际出生率：表示种群在某个真实的或特定的环境

10、条件下的增长。它随种群的组成和大小，物理环境条件而变化的。影响出生率的因素: a.性成熟速度 b.每次产仔数 c.每年生殖次数 d.生殖年龄的长短 e.胚胎期和孵化期的长短死亡率：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大小。最低死亡率：种群在最适环境条件下，种群中的个体都是因年老而死亡，即动物都活到了生理寿命（physiological longevity）后才死亡。实际死亡率 ：在某特定条件下丧失的个体数，随种群状况和环境条件而改变的。l迁入和迁出迁入和迁出 种群变动的两个主要因子，它描述各地方种群之间进行基因交流的生态过程 迁入：迁入：个体由别的种群进入领地 迁出：迁出：种群内

11、个体离开种群的领地2 2 次级种群参数次级种群参数 l年龄结构：年龄结构：把每一年龄群个体的数量描述为一个年龄群对整个种群的比率通常如其他条件相等，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。年龄锥体 年龄金字塔 ：自下而上按龄级由小到大的顺序将各龄级个体数或百分比用图形表示。l增长型种群：基部宽，顶部狭种群有大量幼体而老年个体较小比较年轻并且种群的出生率大于死亡率，是迅速增长的种群。l稳定型种群：大致呈钟型，从基部到顶部具有缓慢变化或大体相似的结构幼年个体和中老年个体数量大致相等，出生率与死亡率大致相等，种群数量处于相

12、对稳定状态。l下降型种群：呈壶型，基部比较狭、而顶部比较宽种群中幼体比例很小而老体个体的比例较大，种群的死亡率大于出生率。说明种群数量趋于下降，为衰退种群。1982年中国河北省人口的年龄结构年中国河北省人口的年龄结构种群的年龄结构对了解种群历史，分析、预测种群动态具有重要意义。l性比：性比：种群中雌雄个体的比例 大多数动物种群大多数动物种群，接近1：1。 孤雌生殖孤雌生殖，如轮虫、枝角类等 雄多于雌雄多于雌，营社会生活的昆虫种群 性比随环境条件变化性比随环境条件变化，如盐生钩虾 性转变性转变，如黄鳝3 3 生命表、存活曲线和种群增长率生命表、存活曲线和种群增长率 （1 1）生命表）生命表(li

13、fe table)藤壶的生命表藤壶的生命表 x x：年龄级n nx x: 在x龄级开始时的存活个体数l lx x : 从出生到x龄开始时的存活个体所占的比率d dx x : 从x到x+1期的死亡个体数q qx x : 从x到x+1期的死亡率e ex x : x期开始时的平均期望寿命或平均余年L Lx x : 从x到x+1龄期的平均存活个体数T Tx x : 龄期x及其以上各年龄级的个体存活总年数(总个体年数)符号说明：符号说明：生命表编制的步骤：生命表编制的步骤：a.首先划分年龄阶段，划分时随动物的种类不同而异。b.搜集数据（ nx或 dx ）c.计算各参数l参数计算：参数计算： 生命期望：生

14、命期望：种群中某一特定年龄个体在未来所能存活的平均年数l动态生命表动态生命表：一组大约同时出生的个体从出生到死亡的命运（同生群及其同生群及其分析分析）l静态生命表静态生命表：根据某一特定时间对种群做一年龄结构的调杳资料编制 静态生命表：一般用于难以获得动态生命表数据的情况下的补充 生命表类型生命表类型马鹿1957年同生群存活曲线（实线）马鹿1957年静态存活曲线（虚线）l l 图解生命表图解生命表图解生命表图解生命表m mx x：每雌出生率：每雌出生率R R0 0：世代净增长率世代净增长率 R R0 0 = = l lx x m mx x经过一个世代后的净增长率经过一个世代后的净增长率l l

15、综合生命表综合生命表R R0 0：一年生生物：一年生生物11种群增长种群增长11，种群上升； R0=1，种群稳定； 0 R0 0种群上升；r0，种群稳定；r0，种群下降。 2.2.与密度相关的种群增长模型与密度相关的种群增长模型logisticlogistic方程方程与密度无关的种群连续增长模型增加两点假设：l有一个环境容纳量环境容纳量(carrying capacity)(通常以K表示)，当Nt=K时，种群为零增长，即dN/dt=O；l设种群增长率的降低种群增长率的降低的影响是最简单的，即其影响随环境密度上升而逐渐的，按比例的增加按比例的增加。 假设某一空间仅能容纳K个个体，每一个体利用了1

16、/K的空间，N个体利用了 N/K空间，而可供种群继续增长的“剩余空间”，就只有(1-N/K)了。 密度制约导致r随着密度增加而降低，这与r保持不变的非密度制约性的情况相反，种群增长不再是“J”字型，而是“S”型。S型增长曲线l具有上渐近线，逐渐接近K值，但是不会超过，即平衡密度；l曲线变化是逐渐的K/2小小 结结l有个最大值K环境容纳量l当种群上升时，种群能实现的有限增长率逐渐下降，即种群增长具有密度效应。种群密度与增长率之间存在反馈机制。l逻辑斯蒂方程描述的密度增长对于增长率下降的效应是按比例的。l增长曲线为S形：当N=K/2，dN/dt最大；在到达拐点之前，dN/dt上升；当到达拐点之后，dN/dt下降。l分为5个时期：开始期；加速期；转折期；减速期和饱和期逻辑斯谛方程的重要意义逻辑斯谛方程的重要意义l许多两个相互作用种群增长模型的基础l渔业、牧业、林业等领域确定最大持续产量的主要模型 最大持续产量为MSY = rK/4l模型中两个参数r和K，已成为生物进化对策理论中的重要概念。一个种群进入新的栖息地，经过种群增长和建立起种群后，一般有以下几种可能：a.种群平衡 (populati