生态学-4-种群生活史

Ecology

生态学CollegeofLifeScience,SichuanNormalUniversity种群生活史LifeHistoriesofPopulation2Content生活史概述个体大小（Size），生长率（growthrate）、繁殖（reproduction）和寿命（longevity）和扩散（dispersal）。繁殖成效繁殖价值，亲本投资，繁殖成本繁殖格局一次繁殖和多次繁殖，生活年限与繁殖繁殖策略r选择和K选择R-、C-、S-选择的生活史式样性选择植物的选择受精,动物的性选择31.生活史概述生物从出生到死亡所经历的全部过程。生活史的关键组合是个体大小（size），生长率（growthrate）、繁殖（reproduction）和寿命（longevity）。41.生活史概述从微生物—大型动植物都有生活史；所有生物都要经历出生-生长-分化-繁殖-衰老-死亡的过程；有些生物一生繁殖多次；有些植物一生仅繁殖一次（如：箭竹）。水蜥蜴的生活史51.生活史概述60-70a152a1200a动物界生活史跨度存在很大的范围（10000倍以上）佛泽瑞尾鳉-42d

虾虎鱼-59d

6巨桉3-4w3m1700a2000a3000a植物界生活史跨度接近40000倍短命菊木贼71.1个体大小指有机体最明显的表面形状，不但不同类群大小各异，即使在同一种群的不同个体之间，个体大小都有或大或小的变化。地球上生物的个体大小差异很大；个体大：在生境中调节能力强；在种间竞争能力强；捕食能力强；生活期长；繁殖时间长；个体小：寿命短；世代更新快；遗传变异快；进化速度快；生态可塑性大；8体型效应生物有机体的体型横跨一个巨大的范围.在长度上，从1微米长的细菌到100米高的红杉（不包括根）

跨度达到8个数量级；

即使在同一类群中，也存在很大的跨度范围。9北美哺乳动物、鸟类、淡水鱼类的频数分布10体型大小对生活史有重要影响，这种影响可能是生态上的，也可能是生理方面的；生物总的食物需求随个体大小增加，但每克体重对食物的需求下降；大的生物个体具有较低的被捕食风险；较大的生物通常具有较长的寿命，也有较长的世代间隔，这些特点影响了生物进化与自然选择的潜在速率。体型效应11100克假说哺乳动物体型分布在体重100g左右频数最大.100g代表哺乳动物最优化体型。优化的体型在下列两种限制之间取得平衡：.能量获取随体重增加呈指数（0.75）增加能量转化到后代的效率为体重的负指数（-0.25）函数.12体重100g左右的哺乳动物繁殖功效是最大13异速生长生物体个部分器官不均匀和不成比例的生长称为异速生长；异速生长可用方程：Y=aXb表示；LogY=loga+blogX假若b<1,Y

变化比X缓慢当

b>1,反之亦然。Y=0.16X0.6710000kganimalthebrain/bodyratiois0.0056,Fora100gramanimal,theratiois0.018.Thebrainweights

changeataslowerrate141.2生长与发育生长（growth）这一术语有两种含义，一种为生物体生物物质的增加，另一种为生物细胞数量的增加。但细胞数量与生物物质并不总是一起增加。15生物个体几乎都具有相似的生长形式。生长过程基本上符合逻辑斯谛方程—“S”型生长曲线。停滞期指数期静止期生物生长的才测度方法干物质——在一定温度下放置在烤箱内,逐渐达到100oC,物质变成恒量。湿物质——把生物放在正常环境下称重。尺寸——以不同的参数衡量生物体，如大小、高矮、长度、面积、容积。1617发育（development）：生物体的结构和功能从简单到复杂，从幼体形成一个与亲代相似的个体的转变过程；181.3繁殖繁殖是指有机体生产出与自己相似后代的现象。“繁殖”和“生殖”这两个词虽然经常通用，但繁殖的含义比较广，它是生物形成新个体的所有方式的总称，包括营养繁殖（vegetativepropagation）、孢子生殖（sporereproduction）和有性生殖（sexualreproduction）。19生物繁殖方式的生态学意义：在现存环境条件下的扩展性（如：无性繁殖生物在适宜环境下的个体快速增殖，扩大种群数量）；对多变环境的适应性（如：有性生殖中基因组合增加子代适应自然选择的能力，对物种有利）；繁殖速度；繁殖潜力；在自然选择压力下的进化速度。201.4扩散扩散（dispersal）是指生物个体或繁殖体从一个生境转移到另一个生境中。可认为扩散是生物进化来的一种方法，用来躲避种内或姐妹间竞争，以及避免近来繁殖。21植物的扩散：除水生浮游植物外，其他植物的个体均为固着生长，只有繁殖体具可动性，而大多数植物繁殖体的扩散均需要借助于某种媒介，属于被动扩散。动物的扩散：迁出，迁入，迁移。外因性迁移：环境变化引起，周期性和非周期性迁移；内因性迁移：由种群繁殖特性决定。22扩散具有重要的生物学和生态学意义：可以使种群内和种群间的个体得以交换，防止长期近亲繁而产生的不良后果。可以补充或维持在正常分布区以外的暂时性分布区域的种群数量。扩大种群的分布区。对于动物来说，扩散可能带来遭到天敌侵袭、存活和繁殖成功率降低等诸多风险，但也可能降低暴露给捕食者和染上疾病的机会，增加遇到资源和配偶的机会。并由于杂种优势而产生更多的合适后代的机会。232.繁殖成效繁殖成效（reproductioneffort）：个体现时的繁殖输出与未来繁殖输出的总和。主体：生物个体繁殖价值（reproductionvalue）：是指相同时间内特定年龄个体相对于新生个体的潜在繁殖贡献。主体：年龄阶段或年龄层的个体类群繁殖价值（RV）=当年生育力（M）+剩余繁殖期望值（RRV）24繁殖价值的动态估计Mx——现时x年龄的个体平均生育力；lx——x龄级的个体生存率；Mx+i——后续各年龄级个体平均生育力；lx+i/lx——一个x龄级的个体存活到x+i年龄级的概率。25麻雀存活率、每巢的幼体个数、繁殖价值随年龄的变化。26亲本投资有机体在生产子代以及抚育和管护所消耗的能量、时间、和资源量称为亲本投资（parentalinvestment）；雌雄个体之间的亲本投资差异很大；不同物种的亲本投资差异很大；植物的亲本投资与生境有关。27繁殖成本有机体在繁殖后代时对能量或资源的所有消费称为繁殖成本；成功的生活史是使能量协调使用的结果；植物在果实很多时减少木材生长；应用事例：人工限制家畜繁殖；人工疏果，剪枝等28能量分配与权衡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”。在繁殖中，生物可以选择能量分配方式。资源或许分配给一次大批繁殖--单次生殖，或更均匀地随时间分开分配--多次生殖。同样的能量分配，可产生：或者许多小型后代，或者少量大型的后代。293.繁殖格局一次繁殖和多次繁殖一次性繁殖生物：大多数昆虫；一年生草本植物；多年生植物（例竹类植物）；多次性繁殖生物：多年生植物；大型动物（特别是哺乳类动物）；一年生植物是适应恶劣环境的一种进化。30生活年限与繁殖植物：一年生植物；二年生植物；多年生植物；动物：短命型；中等寿命型；长寿型；动植物的繁殖类型与环境条件有密切关系。314.生态对策生态对策（生活史对策）：生物适应于所生存的环境并朝着一定的方向进化的对策。32r-选择和k-选择r-选择：

r-选择的生物，其种群密度很不稳定，很少达到K值，大部分时间保持在逻辑斯谛曲线的上升段，为高增长率的。属于r-选择的生物称为r-对策者。通常出生率高、寿命短、个体小，常常缺乏保护后代的机制，子代死亡率高。通常有较大的扩散能力，适应与多变的栖息生境（选择有利于高rm值。因为rm≌LnRo/T(其中R0为净生殖率，T为平均世代时间)，所以高rm值通过提高净生殖率和缩短世代时间达到)。33r-选择种类特征机会主义者，以量取胜，快速发育，小型成体，数量多而个体小的后代，高繁殖能量分配，短的世代周期,使种群增长率最大化；r-对策者死亡率高，但高r值能使种群快速恢复；且具有高扩散能力；更有利于形成新物种。34K-选择：K-选择的生物种群比较稳定，种群密度常处于K-值周围，可称为K-对策者。出生率低，寿命长和个体大，具有较完善的保护幼体的机制。子代死亡率低，一般扩散能力较弱，但竞争能力较强，即把有限能量资源多投入提高竞争能力上。适应于稳定的栖息生境。k-选择种类特征保守主义者，以质取胜，慢速发育，大型成体，数量少但体型大的后代，低繁殖能量分配，长的世代周期。使种群竞争能力最大化；k-对策者种群竞争性强，数量较稳定；但一旦受危害造成数量下降，种群恢复比较困难。35r-selectedspeciesarecommonlyfoundatlowpopulationdensities,wheregrowthisexponential.K-selectedspeciesfaceintenseintraspecificcompetitionforscarceresources.36r-选择和K-选择的某些相关特征37r-K连续对策系统生物适应环境会朝着两种不同的进化方向-r选择和K选择发展。这种选择的结果，使一部分特征与r-选择结合，使另一部分特征为K-选择结合，从而形成两种不同的生活史策略类型，即r-对策和K-对策。在r-对策和K-对策之间，中间有很多过渡的类型，有的更接近r-对策，有的更接近K-对策，这是一个连续的谱系，称为r-K连续对策系统。38R-C-S选择3940415.性选择植物的选择受精选择受精：具有特定遗传基础的精核与卵细胞优先受精的现象。自交不亲和性：防止自花授粉或同株花粉受粉；远缘杂交不亲和性：阻止差异太大的花粉授粉，保持物种的相对稳定性；多个花粉精核间竞争受精：强者优先；42动物的性选择雌雄不仅在生殖器官结构上有区别，而且常常在行为、大小和许多形态特征上有好多不同。如雄孔雀的尾、和雄鹿的叉角等许多性状，都是选择的结果。性选择是由于配偶竞争中生殖成效区别所引起的。在两性间对后代投入的差别较大，为接近高投入性别（一般是雌性者）低投入性别（一般是雄性）者之间的竞争也就越激烈；高投入性别者的更加挑剔，也必然从低投入性别者那里获得更好的代价。简言之，雄性应该是有进攻性的，雌性应该是挑剔性的。43性选择可能通过两条途径而产生性内选择（intrasexualselection），即通过同性成员间的配偶竞争，或通过偏爱异性的某个独特特征性间选择（intersexualselection），或者两条途径兼而有之。性内选择可以解释打斗武器的发生，如雄性哺乳动物的鹿角、洞角、獠牙、大犬齿。另一方面，性间选择对极乐鸟、孔雀等雄鸟明显无用，为奢侈的尾和头羽等提供了解释。44动物的性选择的意义雄性求偶竞争，争夺交配权；雌性择偶行为，选择优良父本；雌性择偶行为，避免近亲繁殖；为提高生存能力，雄性的一些性特征在繁殖季节才显示出来。4546不同物种的生物，繁殖后代的数量又很大的差异。makoshark1-2枚Sunfish600，000，000枚47同一物种内，体型较大的雌性产卵数量明显多于体型