第七章 生活史对策

1、2第一节 能量分配与权衡第二节 体型效应第三节 生殖对策第四节 滞育与休眠第五节 迁移第六节 复杂的生活周期第七节 衰老第七章第七章 生活史对策生活史对策3生活史生活史生活史对策或生态对策生活史对策或生态对策生态对策类型生态对策类型基本概念基本概念41.生活史生活史5生活史的关键组分生活史的关键组分Diapause (休眠影响生长速率)Senescence (老化影响寿命) Metamorphosis (蛻变使生活史复杂化)62. 生活史对策或生态对策生活史对策或生态对策各种生物在进化过程中形成各自特有的生活各种生物在进化过程中形成各自特有的生活史，人们可以把它想象为生物在生存斗争中获史，人们

2、可以把它想象为生物在生存斗争中获得生存的对策，称得生存的对策，称生态对策生态对策。7生殖对策生殖对策取食对策取食对策逃避对策逃避对策扩散对策扩散对策体型对策体型对策主要的生态对策类型主要的生态对策类型3 生态对策类型生态对策类型8假想的理想生物体：假想的理想生物体：Darwinian demons自然界中的现实状况自然界中的现实状况能量分配方式能量分配方式第一节第一节 能量分配与权衡能量分配与权衡9基本要求基本要求：具备可使繁殖力达到最大的特征：具备可使繁殖力达到最大的特征一、假想的理想生物体：一、假想的理想生物体：Darwinian demonsn特征要求：特征要求：n出生后短期内达到大型的

3、成体大小出生后短期内达到大型的成体大小n生产出许多大个体的后代生产出许多大个体的后代n后代个体长寿后代个体长寿n有利于种族的繁衍延续。有利于种族的繁衍延续。10n由于获得的能量有限，生物不可能使其生活史的由于获得的能量有限，生物不可能使其生活史的每一组分或特征都达到最大，而必须在不同生活每一组分或特征都达到最大，而必须在不同生活史组分间进行史组分间进行“权衡权衡” 。二、自然界中的现实状况二、自然界中的现实状况特征特征 X特征特征Y例如：例如：种子大小种子大小 例如：种子数例如：种子数11三、现实中的能量分配方式三、现实中的能量分配方式具体策略具体策略繁殖方面：繁殖方面：产仔数与生殖次数二选一

4、产仔数与生殖次数二选一种子方面：种子方面：种子大小与种子数二选一种子大小与种子数二选一体型方面：体型方面：产仔数与体型大小二选一产仔数与体型大小二选一寿命方面：寿命方面：寿命长短与繁殖力二选一寿命长短与繁殖力二选一12繁殖方面：繁殖方面：二选一二选一n具体策略具体策略单次生殖，每次产仔数多单次生殖，每次产仔数多多次生殖，每次产仔数少多次生殖，每次产仔数少131415体型方面：体型方面：二选一二选一产仔数多，个体体型偏小产仔数多，个体体型偏小产仔数少，个体体型偏大产仔数少，个体体型偏大n具体策略具体策略16注：注：大的种子所含的营养能量较多，能为幼苗大的种子所含的营养能量较多，能为幼苗 的成长提

5、供更多的储备能量。的成长提供更多的储备能量。种子方面：种子方面：二选一二选一种子数多，种子体型偏小种子数多，种子体型偏小种子数少，种子体型偏大种子数少，种子体型偏大n具体策略具体策略17体型的效应体型的效应异速生长关系异速生长关系Allometry第二节第二节 体型效应体型效应18一、体型的效应一、体型的效应19个体大小与寿命成正相关关系个体大小与寿命成正相关关系n原理原理1： 个体偏小的个体，个体偏小的个体， 其单位重量的基其单位重量的基础代谢率相对较大，这样能耗大，所以寿命短。础代谢率相对较大，这样能耗大，所以寿命短。n同样原理：同样原理：体重大的个体，单位体重表面积偏体重大的个体，单位体

6、重表面积偏小，其单位体重的散热较少。小，其单位体重的散热较少。n著名的鼠象曲线：著名的鼠象曲线：n即动物整体的基础代谢率是体重的即动物整体的基础代谢率是体重的0.75次方次方左右。幂低于左右。幂低于1， 这说明体重大的个体单位体这说明体重大的个体单位体重的耗氧率偏小。重的耗氧率偏小。20单位体重哺乳动物耗氧量与体重的对数关系图单位体重哺乳动物耗氧量与体重的对数关系图单位体重耗氧量单位体重耗氧量体重体重(对数对数)21n原理原理2： 体型大的个体在异质环境中更有可体型大的个体在异质环境中更有可能保持它的调节功能不变，能保持它的调节功能不变， 种内和种间竞争种内和种间竞争力更强，适应能力也更强。力

7、更强，适应能力也更强。22体型大小与内禀增长率成负相关关系体型大小与内禀增长率成负相关关系n原理原理1：体型偏小，寿命偏短体型偏小，寿命偏短, 必将导致生殖必将导致生殖时期的不足，时期的不足， 从而只有提高内禀增长率来补从而只有提高内禀增长率来补偿。偿。23定义定义二、异速生长关系二、异速生长关系 allometry 2425异速生长关系的一般数学方程式异速生长关系的一般数学方程式26异速生长关系的示例异速生长关系的示例2728概论概论r-选择者和选择者和 r-对策对策k-选择者和选择者和 k-对策对策r-选择者和选择者和K-选择者的特征比较选择者的特征比较进化过程中的特点进化过程中的特点第三

8、节第三节 生殖对策生殖对策29在生物协同进化的过程中，在生物协同进化的过程中， 动物形成了两种相动物形成了两种相反的进化对策：反的进化对策：一、一、 概论概论低生育力低生育力良好的育幼行为良好的育幼行为高生育力高生育力没有良好的育幼行为没有良好的育幼行为生殖生殖对策对策30n r-对策对策生物体生活在条件严酷和不可预测的环境中，生物体生活在条件严酷和不可预测的环境中，种群死亡率通常与密度无关，种群内的个体采种群死亡率通常与密度无关，种群内的个体采用的对策为：用的对策为：较多的能量用于较多的能量用于较少的能量用于较少的能量用于生长生长代谢代谢竞争力竞争力生殖生殖r-对策对策二、二、 r-r-选择

9、者和选择者和r-r-对策对策31采取采取r-对策的生物称对策的生物称r-选择者选择者, 其特征如下：其特征如下：一般寿命较短一般寿命较短生殖率很高生殖率很高产生大量的后代产生大量的后代后代的存活率低后代的存活率低快速发育快速发育小型成体但数目多小型成体但数目多较少的抚育行为较少的抚育行为r-选择者是在不稳定环境中进化的，因而使种群增长率选择者是在不稳定环境中进化的，因而使种群增长率r最大。最大。32r - 选择者示例选择者示例33三、三、 k-k-选择者和选择者和 k- k-对策对策较多的能量用于较多的能量用于较少的能量用于较少的能量用于生殖生殖k-对策对策n k-对策对策生物体生活在条件优越

10、和可预测环境中，死亡率生物体生活在条件优越和可预测环境中，死亡率大都取决于密度相关因素，生物间存在着激烈竞大都取决于密度相关因素，生物间存在着激烈竞争，因此种群内的个体采用的对策：争，因此种群内的个体采用的对策：生长生长代谢代谢竞争力竞争力34采取采取k-对策的生物称对策的生物称k-选择者选择者, 其特征如下：其特征如下：一般寿命较长一般寿命较长生殖率弱生殖率弱产生较少的后代产生较少的后代后代的存活率高后代的存活率高慢速发育慢速发育大型成体但数量少大型成体但数量少较强的抚育行为较强的抚育行为长的世代周期长的世代周期vk-选择种类是在接近环境容纳量选择种类是在接近环境容纳量K的稳定环境中进化的，

11、因而适应竞争。的稳定环境中进化的，因而适应竞争。35k - 选择者示例选择者示例36特征r-对策者 （鼠）K-对策者 （象）增长曲线平衡点不稳定，常低于K值有平衡点并接近K值，扰动过大，趋消亡寿命短，常小于1年长，常大于1年出生率高，早生育，世代长度短低，延迟生育，世代长度长体型小，种间竞争能力弱大，种间竞争能力强存活率低，型型存活曲线，死亡多因环境引起高，型型存活曲线，死亡多因密度引起对子代投资少，缺乏抚育和保护机制大，具完善的抚育和保护机制迁移能力强，适于扩散弱，不易占领新的生境发育速度快慢适应的环境多变不确定环境，难以预测稳定、可预测的环境最终繁殖对策高繁殖力高存活力四、四、 r-选择者

12、和选择者和K-选择者的生态特征比较选择者的生态特征比较 3738k-对策者进化过程中的特点对策者进化过程中的特点四、进化过程中的特点四、进化过程中的特点n竞争性强竞争性强n数量较稳定数量较稳定n种群受到危害造成数量下降后难以恢复种群受到危害造成数量下降后难以恢复n顶级生物属于该类群顶级生物属于该类群39r-对策者进化中的特点对策者进化中的特点n死亡率高死亡率高n高高r r值能使种群快速恢复值能使种群快速恢复n具有高扩散能力具有高扩散能力n更有利于形成新物种更有利于形成新物种n大多数先锋生物属于这类群大多数先锋生物属于这类群 40有利于进化有利于进化 先锋物种为先锋物种为r选择者选择者 小型化小

13、型化 高出生率高出生率 高扩散能力高扩散能力 适应严酷的环境适应严酷的环境 顶极生物为顶极生物为K选择者选择者 大型化大型化 低出生率低出生率 低扩散能力低扩散能力 适应稳定成熟的环境适应稳定成熟的环境 易于绝灭易于绝灭 r-对策者和对策者和 k-对策者进化历程中的特对策者进化历程中的特点点生殖价和生殖效率1. 生殖价(Reproductive value)(Vx)x 龄个体的生殖价是该个体马上要生产的后代数量(当前繁殖输出),加上那些预期的以后的生命过程中要生产的后代数量(未来繁殖输出)。 若未来生命期望低,分配给当前繁殖的能量应该高,而若剩下的预期寿命 很长,分配给当前繁殖的能量较低。 个

14、体的生殖价必然会在出生后升高,并随年龄老化降低。2.生殖效率后代的质量与投入能量的比值如一年生蚊母草是生长在池塘中的。 在春天,池塘中心部分是一种相对稳定的环境,竞争相当激烈。因此,蚊母草产 生较少的但是较重的种子,以便能迅速萌发。与此相反,在池塘周围,由于环境 较不稳定,它们则产生数量较多、重量较轻的种子,以便增加从不良的池塘环境 中逃出的机会。 43是生物为躲避不适宜环境而延缓发育的一种适是生物为躲避不适宜环境而延缓发育的一种适应性生存对策。昆虫的休眠称为应性生存对策。昆虫的休眠称为滞育。滞育。第四节第四节 滞育和休眠滞育和休眠冬眠冬眠夏眠夏眠休眠类型休眠类型辽东半岛组南端大连旅顺的一个自

15、然保护区蛇岛上的黑眉蝮蛇45Cecropia Moth的蛹期的蛹期 茧为其休眠小茧为其休眠小室室羽扇豆（Lupinus micranthus）47是生物通过移动到别处来躲避当地恶劣环境的是生物通过移动到别处来躲避当地恶劣环境的一种具有方向性运动的生存对策。一种具有方向性运动的生存对策。反复的往返旅行：鸟类、蛙蟾反复的往返旅行：鸟类、蛙蟾单次往返旅行：鲑鱼单次往返旅行：鲑鱼单程旅行：斑蝶单程旅行：斑蝶第五节第五节 迁移迁移迁移类型迁移类型50乌龟的一家在迁移乌龟的一家在迁移51许多生物具有复杂的生活周期，如发育过程中个许多生物具有复杂的生活周期，如发育过程中个体形状的不同等，形成适应环境的复杂生

16、存对策。体形状的不同等，形成适应环境的复杂生存对策。第六节第六节 复杂的生活周期复杂的生活周期nFor example: 蝌蚪和蛙成体蝌蚪和蛙成体衰老（senescence）机械水平：细胞受到环境的有害影响进化两个假说突变积累假说：生物的衰老格局是逐渐形成的。存活率随着年龄下降是突变的结果，这些突变的负面效应到生命的晚期才得以显现。拮抗性多效假说：一些基因对早期的繁殖有利，但对生命晚期有恶劣影响。54从植物生活史的观点，利用生境被干扰（或稳定）从植物生活史的观点，利用生境被干扰（或稳定）程度及其对植物的严峻性来划分生境。而植物在程度及其对植物的严峻性来划分生境。而植物在不同的生境中形成不同的生

17、活史或生存对策。不同的生境中形成不同的生活史或生存对策。 Grime将其划分为将其划分为 4 种对策种对策。Grime 的植物生活史对策（的植物生活史对策（CSR三角）三角）竞争对策竞争对策低干扰低严峻生境下低干扰低严峻生境下耐逆境对策耐逆境对策高严峻低干扰生境下高严峻低干扰生境下杂草对策杂草对策高干扰低严峻生境下高干扰低严峻生境下极端对策极端对策高干扰高严峻生境下高干扰高严峻生境下Grime 4 种对种对策策55生境严峻度生境严峻度56n高干扰低严峻生境下高干扰低严峻生境下麦田里的麦田里的杂草对策杂草对策57n高严峻低干扰生境下高严峻低干扰生境下沙漠里的沙漠里的耐逆境对策耐逆境对策58n高干扰高严峻生境下高干扰高严峻生境下活火山周围的极端对策活火山周围的极端对策无生物体存活无生物体存活4 种生活史对策的实质区别: 竞争对策:主要将资源分配给生长。 耐逆境对策:主要将资源分配给维持。 杂草对策:主要将资源分配给生殖。 极端对策:无路可逃606 提问提问 复习复习 总结总结Diapause (休眠)nMetamorphosis (蛻变