河南科技大学生态学课件第5章 生活史对策

1、2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策15.1 能量分配与权衡 5.2 体型效应5.3 生殖对策5.4 滞育和休眠5.5 迁移5.6 复杂的生活周期5.7 衰老第五章第五章 生活史对策生活史对策2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策2生活史概述v生物的：指其从出生到死亡所经历的全过程，又称生活周期（life cycle）。v生活史的关键组分包括身体大小（size），生长率（growth rate）、繁殖（reproduction）、寿命（longevity）以及扩散(dispersal)。v生态对策（bionomic strategy）或：生物在生存斗争中的获得的生

2、存对策。2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策35.1 能量分配与权衡能量分配与权衡 v“达尔文魔鬼”（Darwinian demons）：生物在自己出生后立即生殖，孵化出大量快速成年、具抵抗能力和长寿的后代，并给予它们慷慨的爱，赶走所有竞争者并使后代免遭捕食。 v生物不可能使其生活史的每一组分都达到最大，而必须在不同生活史组分间进行“权衡”（trade-off）。2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策4花旗松生长与繁殖之间的权衡花旗松生长与繁殖之间的权衡2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策5生殖与不生殖雌性红鹿死亡率随年龄的变化生殖与不生殖雌性红鹿

3、死亡率随年龄的变化2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策6能量分配能量分配单次生殖单次生殖能量分配能量分配多次生殖多次生殖2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策75.2 体型效应体型效应 v体型效应（Size effect）：生物体最明显的表面性状，是生物的遗传特征，它强烈影响到生物的生活史对策。 v物种个体体型大小与其寿命有很强的正相关关系，并与内禀增长率有同样强的负相关关系。vSouthwood（1976） 认为：生物个体体型小，单位重量代谢率高，能耗大，所以寿命缩短。反过来生命周期的缩短，必将导致生殖时期的不足，从而只有提高内禀增长率来加以补偿。 2022-4

4、-26第五章第五章 生活史对策生活史对策85.2 体型效应体型效应v体型大、寿命长调节功能强竞争能力强；v体型小、寿命短遗传变异大生态幅广。2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策9个体大小与世代周期个体大小与世代周期2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策10个体质量与种群内禀增长率的关系个体质量与种群内禀增长率的关系2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策11哺乳动物体重与大脑重量的关系哺乳动物体重与大脑重量的关系生物体重与代谢速率的关系生物体重与代谢速率的关系2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策125.3 生殖对策生殖对策 vCDarw

5、in（1859）在 “物种起源”中就已经详细地描述了繁殖与死亡现象的相互作用，认为繁殖力是维持物种延续的一个重要因子。vDLack（1954）发现了动物繁殖的生态趋势，提出动物总是面对两种对立的进化过程：一种是高生育力但无亲代抚育；一种是低生育力但有亲代抚育。这一理论得到广泛认同，被称为DLack法则。2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策13r- 选择和选择和K- 选择选择vREMacArthur和和EOWilson（1967）发展了以上各个理论，提发展了以上各个理论，提出了出了rK选择的自然选选择的自然选择理论，从而推动了生活择理论，从而推动了生活史策略研究从定性描述走史策略

6、研究从定性描述走向定量分析的新阶段。向定量分析的新阶段。2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策14r- 选择和选择和K- 选择选择v在不稳定的环境中种群数量被压低，维持在负荷量K的水平以下，因此自然选择的作用是使种群的繁殖能力r朝着最高水平的方向发展，从而使数量在受到损失后迅速得以升高。这种能量分配的结果，突出了种群的增值能力特性，相应地也使其他特征与之相符，这种选择因此被称为r选择。vr-选择种类具有所有使种群增长率最大化的特征：快速发育，快速发育，小型成体，数量多而个体小的后代，高的繁殖能量分配和短小型成体，数量多而个体小的后代，高的繁殖能量分配和短的世代周期。的世代周期。2

7、022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策15r- 选择和选择和K- 选择选择v在稳定的环境条件下，如气候灾变比较罕见的地区，种群数量是在接近环境容纳量K的稳定环境中进化的，因而适应竞争。vK- 选择具有使种群竞争能力最大化的特征：慢速发慢速发育，大型成体，数量少但体型大的后代，低繁殖能育，大型成体，数量少但体型大的后代，低繁殖能量分配和长的世代周期。量分配和长的世代周期。 2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策162022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策17r- 选择和选择和K- 选择选择vK-选择者是以提高竞争能力，；vr-选择者是以提高增殖能力和扩散能力

8、，。v所以有的学者将r-选择者称为“机会主义者”（opportunists）。r-选择者的高死亡率，广运动性和连续地面临新局面，可能使其成为物种形成的丰富源泉。2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策18r- 选择和选择和K- 选择选择v在r-选择和K-选择之间，中间有很多过渡类型，有的更接近于r-选择，有的更接近于K-选择，这是一个连续变化的谱系，称为r-K选择对策系统。2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策19r- 选择和选择和K- 选择选择Linhart(1974)年曾研究过水苦荬的两个种群2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策202022-4-2

9、6第五章第五章 生活史对策生活史对策21生殖价和生殖效率生殖价和生殖效率v生殖价（reproductive value）：该个体马上要生产的后代数量（当前繁殖输出）加上那些预期的其在以后的生命过程中要生产的后代数量（未来繁殖输出）。v进化预期使个体传递给下一世代的总后代数量最大，换句话说，使个体出生时的生殖价最大。如果未来生命期望低，分配给当前繁殖的能量应该高，而如果剩下的预期寿命很长，分配给当前繁殖的能量应该较低。2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策22生殖价和生殖效率生殖价和生殖效率v生殖效率也是生殖对策的主要问题。毫无疑问，生物选择的对策，都旨在提高生殖的效率，这一点可从

10、生物的生殖行为中证实。2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策23生境分类与植物的生活史对策生境分类与植物的生活史对策v20世纪70年代后期，英国生态学者J.P.Grime等在r-和K-选择的基础上对生活史式样的分类提出一种连接生境与生活史的新模式。2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策24v干扰型（R）：在资源丰富的临时生境中的选择。来源于杂草ruderal一词，说明是临时性的和经常受干扰的生境，同r-Strategy。v竞争型（C）：在资源丰富的可预测生境中的选择。来源于competition一词，存在于资源仅便于竞争种利用的生境。v忍耐型（S）：在资源胁迫生境中

11、的选择。来源于stress一词，在资源有限或由于生理胁迫限制利用资源的生境。生境分类与植物的生活史对策生境分类与植物的生活史对策2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策25生境分类与植物的生活史对策生境分类与植物的生活史对策低严峻度、低干扰：竞争对策低严峻度、低干扰：竞争对策(C-(C-选择选择) )；低严峻度、高干扰：杂草对策；低严峻度、高干扰：杂草对策(R-(R-选择选择) ) ；高严峻度、低干扰：胁迫；高严峻度、低干扰：胁迫- -忍耐对策忍耐对策(S-(S-选择选择) ) ；高严峻度、；高严峻度、高干扰：不能存活高干扰：不能存活生境的严峻度生境的严峻度生生境境干干扰扰水水平平

12、杂草对策杂草对策竞争对策竞争对策胁迫忍耐对策胁迫忍耐对策不能生活不能生活2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策26生境分类与植物的生活史对策生境分类与植物的生活史对策v两面下注（bet-hedging）理论：如果成体死亡率与幼体死亡率相比相对稳定，可预期成体会“保卫其赌注”，在很长一段时间内生产后代（即多次生殖），而幼体死亡率低于成体，则其分配给繁殖的能量就应该高，后代一次全部产出（即单次生殖）。2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策27机遇、平衡和周期性生活史对策机遇、平衡和周期性生活史对策vK. Wine miller和K. Rose（1992）在对鱼类生活史对

13、策的研究过程中，提出以描述种群动态的一些参数为基础来划分不同的生活型。v具体参数为：幼体成活率lx、繁殖力mx和性成熟年龄。v以上述指标为轴，鱼的生活史划分为机遇对策（opportunistic strategy）、平衡对策（equilibrium strategy）和周期性对策（periodic strategy）。2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策285.4 滞育和休眠滞育和休眠v滞育（diapause）：动物（主要是昆虫）受环境条件的诱导所产生的静止状态的一种类型。v滞育则发生于个体发育的一定阶段，是在不利环境到来之前，由某些季节信号，尤其如光周期变化的诱导而引起。例如

14、柞蚕四、五龄幼虫，特别是末龄幼虫只要接受到每天13小时短光照的刺激，蛹期便进入滞育状态。滞育蛹即使有适宜温度仍不发育。2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策292022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策305.4 滞育和休眠滞育和休眠v休眠（dormancy）：生物的一种相对静止状态，伴有代谢活动的明显降低。常见的例子包括微生物孢子的休眠，植物种子、其地下部分或整个植株的越冬休眠，以及高等脊椎动物的冬眠和夏眠。v休眠在多数情况下是季节性的，许多动物借越冬休眠以避严寒，在低纬干旱区动物借夏眠度过酷暑。但某些寿命长的生物有以年为周期的休眠。 2022-4-26第五章第五章

15、生活史对策生活史对策312022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策32v迁徙（migration）：鸟类，某些无脊椎动物如东亚飞蝗、蝴蝶等，爬行类如海龟等，哺乳类如蝙蝠、鲸、海豹、鹿类等，还有某些鱼类都有季节性的长距离更换住处的行为。动物的迁徙都是定期的、定向的，而且多是集成大群地进行。5.5 迁徙迁徙2022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策332022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策342022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策352022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策362022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策372022-4-26第五章第五章 生活史对策生活史对策38v变态（metamorphosis）：在有些动物的个体发育中，其形态和构造上经历阶段性剧烈变化：有些器官退化消失，有些得到改造，有些新发生出来，从而结束幼虫期，建成成体结构。5.6 复杂的生活周期