生态学 第三章 种群生态学3课件

第三章种群生态学第一节种群及其基本特征第二节种群的遗传与进化第三节种内、种间关系12/19/2022种间和种内的相互作用种内的相互作用的主要形式有竞争、自相残杀和利他等物种间相互作用的形式主要有竞争、捕食、寄生和互利共生正相互作用：偏利共生、原始合作、互利共生负相互作用：竞争、捕食、寄生、和偏害12/19/2022§7竞争第三节种内、种间关系§1求偶与婚配§2领域行为§3集群行为§4社会等级§5合作和利他行为§6通讯§8捕食作用§9寄生§10共生12/19/2022求偶行为的复杂性求偶行为的生态学意义雌性动物的择偶标准动物的求偶行为12/19/2022求偶行为的复杂性①鸣叫、鸣啭、发声；②体色显示，发光；③释放分泌物；④身体接触；⑤舞蹈和婚飞；⑥求偶喂食；⑦象征性营巢；⑧装饰求偶场；⑨公共竞技场求偶等。12/19/2022求偶行为的生态学意义①吸引异性；②防止与异种个体杂交；

③激发对方的性欲望；④选择最为理想的配偶。12/19/2022雌性动物的择偶标准①选择性功能正常者作配偶；②选择具有优质基因的异性；③选择占有优质领域和资源的雄性个体作配偶；④选择有遗传互补性的异性作配偶。12/19/2022婚配体制的形式多配制一雄多雌：海狗科(Otaridae)一雌多雄：距翅水雉（Jacanaspinosa）单配制:天鹅（Cygnus）决定婚配体制的环境因素主要生态因素可能是资源的分布，主要是食物和营巢地在空间和时间上的分布情况。婚配体制12/19/2022§3集群行为集群的意义对被捕食者的好处：不容易被捕食者发现；提高警觉性；稀释效应；集体防御；迷惑捕食者；避免使自己成为牺牲品。对捕食者的好处：通过信息交流更快地找到食物；提高猎食成功率；便于捕捉较大的猎物；有利于捕食者在与其他捕食者的竞争中取胜。12/19/2022§5合作行为和利他行为合作（cooperation）行为是动物界常见现象。指个体通过相互联合，从而对彼此间有利的行为。合作常常是暂或过渡性的，但也可能是长久性的。亚洲黄猄蚁（Oecophyllasmaragdina）的协同织巢活动缟獴（Mungosmungo）和犀鹃（Crotophagasulcirostris）的生殖合作利他（altruism）行为是指一个体牺牲自我而使社群整体或其他个体获得利益的行为。利他行为可以对直系亲属、近亲家族、整个群体有利。普通吸血蝠（Desmodusotundus）的反哺行为白额蜂虎（Meropsbullockoides）在生殖季节充当帮手12/19/2022§6通讯视觉通讯萤火虫（Photinuspyralis）通过每隔一定的时间发光的应答进行求偶活动。听觉通讯蟾蜍和鸟的鸣叫求偶、蝙蝠和鲸等通过回声定位进行个体间的交流。化学通讯昆虫、哺乳动物等释放性信息素招引异性。接触通讯鸟类和兽类的理毛。电通讯

电鳗等鱼类通过放电进行通讯。12/19/2022§7竞争竞争的性质种内竞争种间竞争自然种群的竞争和生态位分化12/19/2022竞争（competition）是利用有限资源的个体间的相互作用。在同种个体间发生的竞争叫种内竞争（interspecificcompetition），在不同种个体间发生的竞争叫种间竞争（intraspecificcompetition）。资源竞争的二种作用方式：相互干扰性竞争资源利用性竞争似然竞争竞争的特征：不对称性；对一种资源的竞争影响对另一种资源的竞争结果。竞争的性质12/19/2022他感作用他感作用（allelopathy）：某些植物能分泌一些有害化学物质，阻止别种植物在其周围生长，这种现象称他感作用,或叫异株克生。他感作用例子：北美的黑胡桃（Juglansnigra）抑制离树干25m范围内植物的生长，其根抽提物含有化学苯醌，可杀死紫花苜蓿和番茄类植物。12/19/2022种间竞争当两物种利用同样的有限资源时，种间竞争就会发生。种间竞争的例子：原生动物双核小草履虫(Parameciumaurelia)和大草履虫(P.caudatum)。当二种在一起培养时，由于前者生长快，最后大草履虫死亡消失。硅藻星杆藻(Asterionellaformosa)和针杆藻(Synedraulna)。后者对硅酸盐的利用率高，当二者在一起培养时，前者被淘汰。入侵杂草。种间竞争的模型洛特卡-沃尔泰勒(Lotka-Volterra)模型植物竞争模型12/19/2022洛特卡-沃尔泰勒(Lotka-Volterra)模型逻辑斯缔模型:dN/dt=rN(K-N)/K

Lotka-Volterra竞争模型(Lotka,1925;Volterra,1926)当两种共存时:dN1/dt=r1N1(K1–N’1)/K1dN1/dt=r1N1(K1-N1-α12N2)/K1dN2/dt=r2N2(K2–N’2)/K2dN2/dt=r2N2(K2-N2-α21

N1)/K212/19/2022两物种种群的平衡线dN1/dt=0dN1/dt<0dN1/dt>0dN2/dt<0dN2/dt=0dN2/dt>0N1N2N2N1K1/α12K2/α21K2K112/19/2022N1取胜,N2灭亡K1>K2/α21,K2<

K1/α12N2超过环境容纳量而停止增长,N1继续增长N1取胜,N2被排挤掉K1/α12K1K2/α21K2N1N2·12/19/2022不稳定共存K1>K2/α21,K2>

K1/α12N1继续增长,N2也继续增长N2和N1出现不稳定的平衡点K1/α12K1K2/α21K2N1N2·12/19/2022稳定的共存K1<K2/α21,K2<

K1/α12N1超过环境容纳量而停止增长,N2也超过环境容纳量而增长N2和N1被出现稳定的平衡点K1/α12K1K2/α21K2N1N2·12/19/2022竞争的结局种内竞争强度种间竞争强度竞争结局12/19/2022植物竞争中四种可能的结果输入率输入率输入率输入率输出率输出率输出率aN1取胜；bN2取胜；c稳定平衡；d不稳定平衡输出率bacd12/19/2022生态位(niche)是物种在生物群落或生态系统中的地位和作用。多维生态位空间(multidimensioanlnichespace)：影响有机体的环境变量作为一系列维，多维变量便是n-维空间，称多维生态位空间，或n-维超体积(n-diensionalhypervolume)生态位。基础生态位(fundamentalniche)：生物群落中，某一物种所栖息的理论上的最大空间，称为基础生态位。实际生态位(realizedniche)：生物群落中物种实际占有的生态位空间称实际生态位。生态位温度温度温度猎物大小猎物大小取食高度12/19/2022

两物种的资源利用曲线资源利用食物大小被食数量物食物大小食物大小ABCababba12/19/2022生态位分化竞争排斥(competitiveexclusion)原理:高斯（Gause）认为共存只能出现在物种生态位分化的稳定、均匀环境中，因为，如果两物种具有同样的需要，一物种就会处于主导地位而排除另一物种。生态位重叠(nicheoverlap):两物种生态位空间的相互重叠部分，称生态位重叠。生态位漂移(nicheshift):资源竞争而导致两物种的生态位发生变化称生态位漂移。性状替代(characterdisplacement):竞争产生的生态位收缩导致物种形态性状的变化，叫性状替代。生态位分离(nicheseparation):种间竞争结果使两物种的生态位发生分化，从而使生态位分开。竞争释放（competionrelease）:在缺乏竞争者时，物种会扩张其实际生态位，这种现象称竞争释放。12/19/2022似然竞争一个种群个体数量的增加将会导致捕食者种群个体数量增加，从而加重了对另一物种的捕食（妨碍）作用，反之亦然。由于通过共同捕食者而相互影响，两个物种可都不受资源短缺的限制，因此称似然竞争。捕食者捕食者捕食者猎物1猎物2资源++--------++似然竞争资源竞争资源竞争和似然竞争的比较12/19/2022§8捕食作用捕食的性质Lotka-Voterra捕食者-猎物模型捕食者功能反应和数量反应草食作用和植物防御捕食者和猎物的协同进化12/19/2022捕食的性质捕食（predation）可以定义为摄取其它个体的部分或全部作为食物。捕食者包括：典型的捕食者、草食者、寄生者。捕食者可分为食草动物、食肉动物和杂食动物。食性的特化与泛化：根据捕食猎物种数的多少，某些捕食者是特化种（specialist），对食物的选择非常强；而另一些是泛化种（generalist），对吃几种类型的猎物。草食性动物一般比肉食性动物更加特化。动植物寄生者都是特化种。12/19/2022Lotka-Voterra捕食者-猎物模型猎物在没有捕食者条件下按指数增长dN/dt=r1NN-猎物种群密度，t-时间，r1-猎物的种群增长率。捕食者在没有猎物条件下按指数减少dP/dt=-r2PP-捕食者的种群密度，t-时间，r2-捕食者的种群增长率。当两者共存于一个有限的空间内，捕食者发现和进攻猎物的效率为ε，可称为压力常数，即平均每一捕食者捕杀猎物的常数;捕食者利用猎物而转变为更多捕食者的常数为θ，即捕食效率常数。猎物的种群增长方程：dN/dt=r1N

－εPN．．．（1）捕食者的种群增长方程：dP/dt=-r2P

＋θNP．．．（2）12/19/2022Lotka-Voterra捕食者-猎物模型行为P多度PP捕食者猎物时间NNABCDr2/θr1/εr2/θr1/εNdP/dt>0dP/dt<0dN/dt<0dN/dt>012/19/2022捕食者的功能反应和数量反应功能反应：随着猎物密度的增加，每个捕食者可以捕获更多的猎物或可以较快地捕获猎物，这种现象就是捕食者的功能反应。概念最早由Solomon提出，Holling提出三类功能反应，即I型功能反应、II型功能反应、III功能反应。数量反应：随着猎物密度增加，更多的捕食者将生存下来，并繁衍后代，导致捕食者种群数量增加，这种过程称捕食者对于猎物密度增加的数量反应。猎物密度捕食者量IIIIII12/19/2022食草作用食草动物对植物的危害植物受食草动物的“捕食”的危害程度随损害的部位、植物发育的阶段而异。植物的补偿作用植物因食草动物“捕食”而受损害，但植物不是完全被动的，植物有各种补偿机制。植物的防卫反应食草动物的还能引起植物的防卫反应，如产生更多的剌（机械防御）或化学物（化学防御）。植物和食草动物的协同进化在进化过程中，植物发展了防御机制，以对付食草动物的进攻；另一方面，食草动物亦在进化过程中产生了相应的适应性，如形成解毒酶等，或调整食草时间避开的有毒化学物。植物一与食草动物种群的相互动态

12/19/2022§9寄生寄生（parasitism）:一种从另一种生物的体液、组织或已消化物质中获取营养，并对宿主造成危害的情况。社会性寄生物（socialparasites）:不通过摄取寄主的组织获益，而是通过强迫寄主提供食物或其他利益面获利。如杜鹃的巢寄生等。寄主－寄生物协同进化寄生物与其寄主间紧密的关联经常会提高彼此相反的进化选择压力，在这种压力下，寄主对寄生反应的进化会提高寄生物的进化变化。12/19/2022§11共生互利共生（mutualism）:不同种两个个体间的一种互惠关系，可增加双方的适合度。互利共生的类型：仅表现在行为上的互利共生，如鼓虾和丝鱼段鯱鱼包括种植和饲养的互利共生，白蚁和真菌有花植物和传粉动物的互利共生，蜜蜂和植物动物消化道中的互利共生，反刍动物和胃纤毛虫高等植物与真菌的互利共生，菌根生活在动物组织或细胞内的共生体，纤毛虫和藻类偏利共生：仅对一方有利的共生，如藤壶附着在螺壳上，鮣鱼附在鲨鱼腹部12/19/2022作业名词解释性状替换（characterdisplacement）

适应辐射（adaptiveradiation）竞争替代（competitivedisplacement）领域（territory）与领域行为(territorialbehavior)社会行为(socialbehavior)利他行为（altruism）

他感作用（allelopathy）

基础生