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1、第四章 种群生活史本次课的重点1 种群生活史2 种群的繁殖3 繁殖格局4 繁殖策略5 性选择第一节 生活史概述生活史概念生活史是一个生物一生中从出生到死亡所经历的全部过程，生长和繁殖的模式。任何生物都具有出生、生长、分化、繁殖、衰老和死亡的过程。生活史的关键组合是个体大小（Size），生长率（growth rate）、繁殖（reproduction）和寿命（longevity）。不同种类其生活史类型存在巨大变异。生物的生活史为遗传物质所决定，但受环境影响具在一定范围内具有一定的可塑性。一、 个体大小个体大，寿命长，繁殖率低，个体小，寿命短，繁殖率高。蚂蚁鲸二、生长与发育速度生长：生物从小到大的
2、过程。生长有两种含义：一种是生物物质的增加；另一种是生物细胞数量的增加。发育：生物从幼体形成与亲代相似的性成熟个体的转变过程。生长与发育是两个不同的概念，但在生活史中是相辅相成的平行过程。发育是生长的最高阶段，生物发育和生育之后渐渐趋向衰老。有机体的生长规律“S”形生长曲线逻辑斯谛方程1、停滞期2、指数期3、静止期绝对生长测度与相对生长测度。异速生长：生物体各部分器官的不均匀和不成比例的生长。某些昆虫的发育过程:变态发育：卵、幼虫、蛹、成虫蝶？还是蛾？蝴蝶蝴蝶变态前是只毛毛虫变态发育过程三、繁殖繁殖：是有机体生产出与自己相似的后代的现象。繁殖包括：营养繁殖、孢子生殖和有性生殖。营养繁殖：生物营
3、养体的一部分生长发育为一个新个体的繁殖方式如竹与笋；块茎植物。孢子生殖：生殖细胞不经过有性过程而直接发育成新个体的繁殖方式如真菌类、蕨类。有性生殖：两性细胞核的结合形成新个体的繁殖方式如大多数动植物。无性繁殖营养繁殖与孢子生殖一并称为无性繁殖。无性繁殖比有性繁殖具有优势：1、不经过复杂的有性过程和胚胎发育阶段；2、子代来自同一基因的亲体；3、扩散性、繁殖速度和繁殖潜力更强。四、扩散扩散是有机体扩展种群空间的行为过程，是生物个体从一个生境转移到另一个生境的过程。扩散分为主动扩散和被动扩散。有的生物只有一种扩散，有的生物有两种扩散。（一）植物的扩散植物扩散大多表现为被动扩散。植物的繁殖体包括：孢子
4、、种子、果实、鳞茎、块根、根茎等。植物繁殖体的传播距离决定于三个方面的因素：可动性、传播因子和地形条件。而人为的扩散是造成生物入侵的重要途径。根芽繁殖的大米草根芽繁殖的水葫芦黄花狸藻球茎繁殖的韭莲种子繁殖的珙桐卡特兰植物的扩散因子植物繁殖体的传播距离决定于三个因素：可动性；传播因子和地形条件。可动性：繁殖体自身的重量、体积和特殊结构。传播因子：媒介和动力，风力，水力等。地形条件：影响传播的方向和速度。人这扩散有可能造成生物入侵。（二）动物的扩散动物扩散大多表现为主动扩散。动物扩散的三种形式：迁出：出去不再回来的称为迁出；迁入：回来不再出去的称为迁入；迁移：周期性地迁出、迁入称为迁移。迁移：用于
5、鱼类称为回游；用于鸟类称为迁徙内因性迁移，外因性迁移；周期性迁移，非迁移。蝗虫外因性迁移人为扩散从中国到澳大利亚远渡重洋的屎克螂蜣螂与澳大利亚的生态平衡蜣螂，俗名屎克郎，以牲畜粪便为食。在人们心目中，这是一种臭不可闻的无用的昆虫。可是1982年，它们却远涉重洋，从中国去到了澳大利亚，并在那里安家落户，在畜牧业生产中发挥了作用。为什么澳大利亚不顾千山万水要从我国引进蜣螂呢？原来，澳大利亚这个畜牧业十分发达的国家饲养着几千万头牛，这些牛每天要排出几亿吨粪便，覆盖着百万英亩草场，同时牛粪还滋生蝇蛆，很不卫生。这是一个令人讨厌的问题。他们从我国引进这些屎克郎，就是让它们在那里吃牛粪。那么澳大利亚原来没
6、有蜣螂吗？有，但他们那里的土著蜣螂不吃牛粪，而只吃袋鼠粪。澳大利亚现在引进了我国的蜣螂，打破了原来的生态平衡，建立了新的生态平衡。外因性扩散橄榄油虫动植物扩散的生物学和生态学意义1、可以防止种内近亲繁殖，提高杂种优势；2、调节种群的数量；3、扩大种群的分布区。4、获得更多的食物和空间第二节 繁殖成效个体现时的繁殖输出和未来的繁殖输出的总和称为繁殖成效。（一）繁殖价值为潜在的繁殖贡献。（二）亲本投资有机体在生产子代以及抚育和管护时所消耗的能量、时间和资源量称为亲本投资。一般雌性生物的亲本投资大于雄性。二、亲本投资的分配对有抚育习性的生物：产较少子代的生物，把较多的能量投资于抚育上，以增加子代的成
7、活率；产较多子代的生物，把较少的能量投资于抚育上。蚂蚁兼顾两者优点，故繁殖能力强。对不具抚育习性的生物：亲本投资的再分配主要在子代个体大小和数量多少的取舍上。各种形式的亲本投资都是有效的。动物的亲代抚育行为喜鹊动物的亲代抚育行为狮动物的亲代抚育行为野鸽动物的亲代抚育行为袋鼠动物的亲代抚育行为弥猴低生育有亲代抚养的藏猕猴低生育有亲代抚养的熊猫高生育力无亲代抚育的蛙类 三、繁殖成本Cody的分配原理要增加某一生命环节的能量分配，就必然减少其他环节能量分配为代价。繁殖成本 有机体在繁殖后代时付出的能量或资源的所有消费为繁殖成本。繁殖和生长的关系可通过对植物和动物的观察证实。第三节 繁殖格局一次繁殖和
8、多次繁殖一次繁殖：一次繁殖后即死亡的生物；多次繁殖：一生中可多次繁殖。繁殖格局是自然选择的结果，不同的生境条件下拥有不同的繁殖格局类型的生物。温带的蓖麻一年生草本，热带的蓖麻为多年生草本。思考：是遗传决定繁殖格局，还是环境决定繁殖格局大马哈鱼的死亡之旅二、生活年限与繁殖植物：一年生植物、二年生植物和多年生植物。动物：短命型、中等寿命型和长寿型。生物寿命即决定于遗传性，也决定于生态可塑性。前者称为生理寿命，后者称为生态寿命。较早开始繁殖的生物寿命短，较迟开始繁殖的生物寿命长。第四节 繁殖策略生物的繁殖问题是进化生态学的核心问题之一。生物的各种策略是物种在不同的栖息环境下演化的结果。D.Lack法
9、则：动物总是面临两种对立的选择-高生育力无亲代抚育和低生育力有亲代抚育。rK选择有利于增大内禀增长率rm的选择称为r选择；有利于竞争能力增加的选择称为K选择。r选择的物种是新生境的开拓者，从某种意义上说是机会主义者，很容易出现“突然爆发和猛烈的破产”。K选择的物种是稳定环境的维持者，是保守主义者，当生存环境发生灾变时很难迅速恢复，如果再有竞争者抑制，就可能趋向灭绝。昆虫可视为r选择，脊椎动物可视为K选择。中华虎凤蝶枯叶蝶枯叶蝶生存能力对于寄生性天敌来说，蝴蝶是无力抵抗的，只能靠增加繁殖数量来补偿损失的种群；对于捕食性天敌来说，蝴蝶采取积极的防御措施，有着各种各样的防范机制。R-，C-和S-选择
10、的生活史以上三种选择是r 型和K型选择的补充。R选择：在资源丰富的临时生境中的选择C选择：在资源丰富的可预测生境中的选择S选择：在资源胁迫生境中的选择参见：P80表42第五节 性选择一、植物的性选择植物的选择受精包括：自交不亲和性、远缘杂交不亲和性、多个花粉精核间竞争等现象。植物性选择的意义既可以保证同种生物的后代质量，以可以使种间隔离，保证物种的稳定性。 “雌雄二形”现象二、动物的性选择通常形成鲜明的“雌雄二形”现象。绝大多数动物先由雄性作出求偶行为，再雌性作出选择，所以雄性的特征是由雌性长期优选发展进化的。雌性一般会选择具有最优基因的雄性作为配偶，以繁殖出高质量的后代。动物的性选择动物在繁
11、殖中，绝大多数是先由雄性作出求偶行为，再由雌性选择各自喜欢的个体作为配偶，所以，某些动物雄性的显著特征就通过雌性的优先选择而发展起来的。孔雀的羽毛、夜莺的歌声、坚鸟的蓝脚、雄狮的棕毛、军舰鸟的红气囊雄性特征越强烈越易赢得配偶的青睐。孔雀帝王企鹅丹顶鹤雄性的求偶给饵能力雄性的求偶给饵能力是雌性择偶的重要标准，这关系到雄性将来对子代的抚养能力。生殖方式两性生殖昆虫的绝大多数种类进行两性生殖、卵生。昆虫的两性生殖的特点是：卵通常必须接受了精子以后，卵核才进行成熟分裂(减数分裂)孤雌生殖昆虫的卵不经过受精就能发育成新个体的现象统称为孤雌生殖。孤雌生殖大致可分为三种类型：偶发性的孤雌生殖，即在正常情况下
12、行两性生殖，但偶而可能出现孤雌生殖现象。如蛾类、家蚕。经常性的孤雌生殖，例如在膜翅目昆虫(如蜜蜂)中，雌蜂在排卵的时候并非所有的卵都是受精的。在这种情况下，受精卵发育成雌蜂，非受精卵发育成雄蜂。 周期性的孤雌生殖，即孤雌生殖和两性生殖随季节的变迁而交替进行。蚜虫在孤雌生殖时，它的后代都是雌的，只在冬季将要来临的时候才有性产生雄蚜。多胚生殖多胚生殖是一个卵产生2个或更多个胚胎的生殖方法。 这种生殖方法常见于膜翅目的一些寄生性蜂类，如小蜂科、细蜂科、小茧蜂科、姬蜂科、蜜蜂科等一部分种类，在捻翅目中也有进行多胚生殖的。胎生与幼体生殖昆虫的绝大多数是进行卵生的。但也有一些昆虫可以从母体直接产生出幼虫或
13、若虫来。这种生殖方法、叫胎生。另有少数昆虫在母体尚未达到成虫阶段，还处于幼虫期就进行生殖，称为幼体生殖。凡进行幼体生殖的昆虫，产出的都不是卵，而是幼虫，所以幼体生殖可以认为是胎生的一种形式。既然幼体生殖的母体都没发育到成虫阶段，当然也谈不到两性交配，所以幼体生殖又可看成是孤雌生殖的一种类型。胎生狗脊蕨哺乳动物能胎生产仔，植物也能，请看这幅胎生狗脊蕨的叶片上布满了带小叶片的芽孢，每一芽孢落地后可长出一棵新的植株。实际上这里所谓的胎生是指以芽孢进行无性繁殖，这种现象在植物界不乏其例，如卷丹、山药和景天科许多植物都有类似于芽胞的无性繁殖的能力。箭蚁蚁后的繁殖方法一种箭蚁群中的蚁后用无性繁殖生产子蚁后，用有性繁殖生产工蚁，从而将性的效益最大化，同时将性的代价最小化。法国南部这种蚁群，发现蚁后用孤雌生殖的一种形式生女儿，这种形式的生产将两个卵子融合起来，从而使两套基因结合。这使所得到的后代为雌性（不经过这个过程的未受精卵子是雄性的），但也使蚁后能够在不与其它蚂蚁基因组重组的情况下将它的基因传给后代。有性繁殖生产工蚁对蚁群有益，因为有性繁殖通常增加遗传多样性和总体适应性。但是，无性繁殖似乎是生产子蚁后的好办法，因为它们通常生活在受保护的蚁巢中，遗传多样性对它们的生存不那么重要。
