生态学第三章

生态学课件第三章2023/7/251第1页，课件共54页，创作于2023年2月§1.种群的基本概念种群定义种群生物学与种群生态学研究种群生态学的意义第2页，课件共54页，创作于2023年2月种群的定义种群(population):在一定空间中，同种个体的组合。为了强调不同的面，有的生态学家还在种群定义中加进其他一些内容，如能相互进行杂交、具有一定结构、一定遗传特性等内容。种群不是个体的简单叠加，是通过种内关系组成的一个有机统一体或系统。种群是一个自我调节系统，通过系统的自动调节，使其能在生态系统内维持自身稳定性。作为系统还具有群体的信息传递、行为适应与数量反馈控制的功能。种群不仅是自然界物种存在、物种进化、物种关系的基本单位，也是生物群落、生态系统的基本组成成份;同时，还是生物资源保护、利用和有害生物综合管理的具体对象。一个物种，由于地理隔离，有时不只有一个种群。种群既可以作为抽象概念，也可作为具体存在的客体在实际研究中加以应用。第3页，课件共54页，创作于2023年2月种群生物学与种群生态学种群生物学（populationbiology）:研究种群的结构、形成、发展和运动变化过程规律的科学。最主要组成部分是种群遗传学和种群生态学。种群遗传学（populationgenetics）:研究种群的遗传过程。种群生态学（populationecology）:研究种群内各成员之间、它们与其他种群成员之间、以及它们与周围环境中的生物和非生物因素之间的相互关系。种群动态是种群生态学研究的核心。第4页，课件共54页，创作于2023年2月研究种群生态学的意义理论意义开辟生态学研究的新领域。实践意义了解生物在生态系统中的地位；了解数量的时空动态；实施物种保护。第5页，课件共54页，创作于2023年2月１.数量特征：种群数量变化是种群动态的重要体现．种群数量：密度(density)（原始密度(crudedensity)、生态密度(ecologicaldensity)）种群初级参数：①出生率(natality)（生理出生率(physiologicalnatality)–最大出生率(maximumnatality)、生态出生率(ecologicalnatality)–实际出生率(realizednatality)）②死亡率(mortality)（生理死亡率(physiologicalmortality)–最小死亡率(minimummortality)、生态死亡率(ecologicalmortality)–实际出生率(realized)）③迁入和迁出率次级种群参数：性比(sexratio)、年龄分布(agestructure)、种群增长率（populationgrowthrate）、分布型（patternofdistributipn）§2种群特征第6页，课件共54页，创作于2023年2月种群参数的一些基本概念原始密度(crudedensity)：单位空间内个体的数量。生态密度(ecologicaldensity)：生物实际占有空间内的个体数量。生理出生率(physiologicalnatality)：种群在理想条件下所能达到的最大出生数量，又称最大出生率(maximumnatality)。生态出生率(ecologicalnatality)：一定时期内，种群在特定条件下实际繁殖的个体数量，它受生殖季节、一年生殖次数、一次产仔数量、妊娠期长短和孵化期长短、以及环境条件、营养状况和种群密度等因素影响，又称实际出生率(realizednatality)。生理死亡率(physiologicalmortality)：最适条件下，所有个体都因衰老而死，这种死亡率称生理死亡率，又称最小死亡率(minimummortality)生态死亡率(ecologicalmortality)：一定条件下，种群实际的死亡率，又称实际出生率(realized)。第7页，课件共54页，创作于2023年2月绝对密度(absolutedensity)的估计总数量调查(totalcount)：计数某地段全部生活的个体数量。取样调查(samplingmethods)：计数种群的一小部分用以估计种群整体。(1)样方法(useofquadrats)：在若干样方中计数全部个体，然后将其平均数推广，来估计种群整体。(2)标志重捕法(mark-recapturemethods)：在调查地段中，捕获一部分个体进行标志，然后放回，经一定期限后进行重捕。根据重捕中标志的比例，估计个体的总数。(3)去除取样法(removalsampling)：以单位时间的捕获数（Y）对捕获累积数（X）作图，得到一条回归直线，直线在X轴上的截距为估计的种群数量。第8页，课件共54页，创作于2023年2月●去除取样法估计种群数量单位时间捕获量（只／周）捕获累积数（只）●●●●●●●●●●●●●●第9页，课件共54页，创作于2023年2月相对密度(relativedensity)估计：表示个体数量多少的相对指标。捕获率、遇见率、粪堆数、鸣叫声、毛皮收购、单位捕捞鱼量、动物痕迹（活动留下的土丘、洞穴、巢、蛹等）；生物标型元素（企鹅考古法）；海豹毛；Sr同位素等。相对密度第10页，课件共54页，创作于2023年2月阿德雷岛地区企鹅数量在大约距今1800-2300年即新冰期温度最低期间企鹅数量锐减；在距今1400-1800年间，气候相对温凉时期，企鹅数量较多。（引自Sunetal.,Nature,2000)过去3000年企鹅数量变化记录第11页，课件共54页，创作于2023年2月过去1500年海豹数量变化多指标方法指示历史时期南极法尔玆半岛海豹数量变化（Sunetal.,PolarBiology,2004,27:495-501)第12页，课件共54页，创作于2023年2月近60年巴登半岛金图企鹅数量变化引自Zhuetal.,Antarcticscience,2005第13页，课件共54页，创作于2023年2月利用粪土层87Sr/86Sr恢复企鹅、海豹种群数量变化的历史.（Sunetal.,MarineEcologyProgressSeries,2005,303:43-50）第14页，课件共54页，创作于2023年2月用粪土层研究企鹅聚居地的演化过程（Sunetal.,PolarBiology,2004,27:670-678）

第15页，课件共54页，创作于2023年2月(1).年龄结构种群结构第16页，课件共54页，创作于2023年2月种群各年龄组的个体数或百分比的分布呈金字塔形，因此，称这样的年龄分布称为年龄金字塔或年龄锥体（agepyramid）；年龄锥体有三种类型：下降(declining)、稳定(stable)和增长(increasing)型；种群的年龄分布(agedistribution)体现种群存活、繁殖的历史，以及未来潜在的增长趋势，因此，研究种群的历史，便可预测种群的未来。(2).年龄锥体:分析年龄结构的有用方法.第17页，课件共54页，创作于2023年2月年龄锥体的三种基本类型a增长型种群:幼年组个体数多，老年组个体数少，种群的死亡率小于出生率，种群迅速增长。

b稳定型种群:种群出生率大约与死亡率相当，种群稳定。

c下降型种群:幼年组个体数少，老年组个体数多，种群的死亡率大于出生率，种群种群数量趋向减少。繁殖后期繁殖期繁殖前期a.金字塔B.钟型C壶型第18页，课件共54页，创作于2023年2月木棉树（Populusdeltoidessubsp.）种群的年龄分布种群年龄分布--1(自M.C.Molles,Jr,1999)第19页，课件共54页，创作于2023年2月种群年龄分布--2仙人掌雀（Geospizaconirostris）

1983年的年龄分布(自M.C.Molles,Jr,1999)第20页，课件共54页，创作于2023年2月仙人掌雀（Geospizaconirostris）

1987的年龄分布种群年龄分布--3(自M.C.Molles,Jr,1999)第21页，课件共54页，创作于2023年2月白橡树（Quercusalba）种群的年龄分布种群年龄分布--4(自M.C.Molles,Jr,1999)第22页，课件共54页，创作于2023年2月肯尼来、美国和澳地利的人口年龄结构第23页，课件共54页，创作于2023年2月第24页，课件共54页，创作于2023年2月第25页，课件共54页，创作于2023年2月2.性别结构性比（sexratio）:

同一年龄组的雌雄数量之比，即年龄锥体两侧的数量比例;第一性比:种群中雄性个体和雌性个体数目的比例;第二性比:个体性成熟时的性比;第三性比:充分成熟时的个体性比.第26页，课件共54页，创作于2023年2月存活格局可以通过三条途径估计：①年龄分布②同生群生命表③静态生命表存活曲线：描述了种群的存活格局。生命表存活格局第27页，课件共54页，创作于2023年2月1.生命表同生群生命表(cohortlifetable)（动态生命表(dynamiclifetable)：根据大约同一时间出生的一组个体（同生群）从出生到死亡的记录编制的生命表称同生群生命表;静态生命表(staticlifetable)（特定时间生命表(time-specificlifetable)：根据某一特定时间对种群作一年龄结构调查数据而编制的生命表称静态生命表。第28页，课件共54页，创作于2023年2月生命表的结构—动态生命表X年龄nx存活数lx存活率dx死亡数qx死亡率LxTxex生命期望01421.000800.5631022241.581620.437280.452481221.972340.239140.41227742.18．．lx=nx/

n0;

dx=

nx-nx+1;

qx=dx/

nx=1-(nx+1/

nx)Lx=(nx＋

nx+1)/2;Tx=

∑

Lx;ex=

Tx/

nx(进入x龄期，个体平均还能存活多长时间的估计值，称生命期望或平均余年（lifeexpectancy）.平均存活数存活总个体数第29页，课件共54页，创作于2023年2月生命表的结构—特定时间生命表第30页，课件共54页，创作于2023年2月各类生命表的优缺点及生命表的意义同生群生命表个体经历了同样的环境条件，而静态生命表中个体出生于不同的年份，经历了不同的环境条件，因此，编制静态生命表等于假定种群所经历的环境没有变化，事实上情况并非如此。同生群生命表所研究的对象必须是同一时间出生的个体，但历时太长；工作量太大，难以获得生命表数据。静态生命表虽有缺陷，在运用得法的情况下，还是有价值的。通过生命表的研究可以了解种群的动态。第31页，课件共54页，创作于2023年2月Ⅰ型存活曲线(typeⅠsurvivorship):幼体和中年个体的存活率相对高，老年个体的死亡率高。Ⅱ型存活曲线(typeⅡsurvivorship):各年龄段的死亡率恒定，曲线呈对角线型。Ⅲ型存活曲线(typeⅢsurvivorship):一段极高的幼体死亡率时期之后，存活率相对高。2.存活曲线年龄存活数的对数Ⅰ型:人类、多数高等动物、一年生植物Ⅱ型：多数鸟类Ⅲ型：多数海洋鱼类；无脊椎动物；寄生虫第32页，课件共54页，创作于2023年2月野大白羊的生命表和存活曲线(自M.C.Molles,Jr,1999)第33页，课件共54页，创作于2023年2月3.内禀增长能力内禀增长能力定义：在种群不受限制的条件下，即能够排除不利的天气条件，提供理想的食物条件，排除捕食者和疾病，我们能够观察到种群的最大增长能力（rm

）。种群的最大瞬时增长率，即内禀增长率（intrinsicorinnaterateofincrease）或内禀增长能力（innatecapacityofincrease）。内禀增长能力测定方法：通过生命表估算。实验室条件下.内禀增长能力的意义：可以敏感地反应出环境的细微变化，是特定种群对于环境质量反应的一个优良指标；是自然现象的抽象，它能作为一个模型，可以与自然界观察到的实际增长率进行比较。rm与种群在自然条件下死亡率的高低?第34页，课件共54页，创作于2023年2月净生殖率(netreproductiverate)(R0)：种群每个个体平均产生的后代数量。R0=∑LxmxLx为x龄级的存活率,mx为x龄级的出生率;R0>1:种群数量增长;R0=1:种群不变;R0<1:种群数量减少.

世代时间(generationtime)(T):从上一代到下一代生殖的平均时间，如卵到卵，种子到种子所需的平均时间。T=∑xLxmx/R0

r=ln(R0)/T

当mx加入生命表后,便可直接利用生命表中的数据,求出种群在任意年龄的r值.r值取决于R0和T内禀增长能力的测定第35页，课件共54页，创作于2023年2月计算R0与T的举例第36页，课件共54页，创作于2023年2月２．空间特征组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局，称为种群的内分布型（internaldistributionpattern）;３．遗传特征种群具有一定的遗传组成，是一个基因库。种群是由彼此进行杂交的个体组成的,因此种群也是一个遗传单位.种群中每个个体都携带着一定的基因组合,它是种群总基因库的一部分。种群的迁入和迁出过程，使种群之间产生基因流动或遗传信息的变化和交流。第37页，课件共54页，创作于2023年2月种群动态是种群生态学的核心问题种群动态是种群数量在时间和空间上的变动规律，涉及：有多少（种群数量或密度）？哪里多，哪里少（种群分布）？怎样变动（数量变动和扩散迁移）？为什么这样变动（种群调节）？第38页，课件共54页，创作于2023年2月§3种群的分布种群分布界限种群分布格局生物体大小与种群密度关系稀有与灭绝第39页，课件共54页，创作于2023年2月种群分布界限自然环境限制物种的地理分布气候温度降水盐度天然屏障第40页，课件共54页，创作于2023年2月气候对三种袋鼠和一种虎甲分布的影响A:Macrpusgiganteus;B:M.fuliginosus;C:M.rufus;D:CicindelalongilabrisACDB第41页，课件共54页，创作于2023年2月种群的分布格局内分布型通常分为三类:

均匀分布：种群内各个体在空间分布呈等距离;

随机分布：种群内各个体在空间分布是随机的;聚集分布：种群内各个体在空间分布极不均匀,呈块状或斑点状,成簇、成群密度分布。第42页，课件共54页，创作于2023年2月样方中个体平均数与方差m＝∑fx/NS2＝[∑(x-m)2]/(N-1)x为样方中的个体数，f为出现的频率，N为样方总数；I=S2/m:空间分布指数(indexofdispersion),I常被用来检查种群的分布型.均匀分布：

I=S2／m=0(S2样方个体数的方差，m为样方个体的平均数)—原因：种群内个体间的竞争;随机分布：I=S2／m=1--原因：资源分布均匀，种群内个体间没有彼此吸引或排斥;聚集分布：I=S2／m>1--原因：资源分布不均匀；种子植物以母株为扩散中心；动物的社会行为使其结群。检验内分布型的指标第43页，课件共54页，创作于2023年2月小尺度上的种群的分布格局示意图--1

A随机分布;B均匀分布;C聚集分布ABCI=S2／m=1I=S2／m=0I=S2／m＞1第44页，课件共54页，创作于2023年2月小尺度上的种群分布格局--2灌丛随形态的增大分布格局的变化A聚集分布B随机分布C均匀分布BAC第45页，课件共54页，创作于2023年2月大尺度上的种群分布格局美洲鸦(Corvusbrachyrynchos)(左)和鱼鸦(C.ossifragus)(右)种群的冬季分布第46页，课件共54页，创作于2023年2月种群密度随着有机体的大小的增加而降低。生物体大小与种群密度关系草食动物的种群平均密度随体型增加而降低.第47页，课件共54页，创作于2023年2月植物种群的平均密度随体形的增加而减小第48页，课件共54页，创作于2023年2月稀有与灭绝稀有的程度取决于:a物种的地理分布范围（分布范围大A＋，分布范围小A－）、b生境的耐受性（宽的耐受范围B＋，狭的耐受范围B－）、c种群大小（大的局域种群C＋，小的局域种群C－）；稀有物种易于灭绝。A＋；B＋；C＋—如麻雀(Passerdomesticus)和浦公英等物种，为生物圈中最常见的物种。A－；B＋；C＋—如白腰雪雀(Montifringillataczanowskii)、棕颈雪雀(M.ruficollis)等，易于灭绝。A＋；B－；C＋—如一些鲸类等，是易于灭绝的物种。A＋；B＋；C－—如虎(Pantheratigris)、猎隼(Falcoperegrinus)等，易于灭绝。A－；B－；C＋—如大鲵(Andriasdavidianus)等，易于灭绝。A－；B＋；C－—如叶猴(Presbytisspp.)等，较易灭绝。A＋；B－；C－—如大鸨(Otistarda)等，较易灭绝。A－；B－；C－—如大熊猫(Ailuropodamelanoleuca)、扬子鳄(Alligatorsinensis)等，最易灭绝。第49页，课件共54页，创作于2023年2月东北虎、华南虎面临灭绝危险.第50页，课件共54页，创作于2023年2月IUCN(TheWorldConservationUnion)的物种濒危