chapter-7-种内种间关系

基础生态学

Dr.JianhuaZhang

HunanUniversityofArtsandScience1Chapter7

种内、种间关系基本概述种内相互关系种间相互关系小结2请观看视频分析两个种间的关系!!!

3种内个体间的相互关系分类种间的相互关系分类根据影响结果对种间相互作用进行的分类§1基本概述4一、种内个体间的相互关系分类竞争自相残杀性别关系领域性社会等级利他主义互利共生寄生种内个体间的相互关系5二、种间的相互关系分类偏利共生原始合作互利共生竞争捕食寄生偏害共生种间的相互关系6牛椋鸟和河马：鸟吃掉河马皮肤上的昆虫。

互利共生7热带的红树林中的蚂蚁树有一足球大小的球茎，内部有网状小管。蚂蚁把昆虫的尸体等存放在粗糙的小管内供给蚂蚁树营养。

互利共生8原始合作(protocooperation)：两个物种互受其益，但二者之间并非是不能分离。例如裂唇鱼(Labriodes

dimidiatus)专吃一些鱼类口腔内和鳃部的寄生虫，起到清洁效应。9原始合作(protocooperation)Ahermitcrab(寄居蟹)andtheseaanemone(海葵)

10三、根据影响结果对种间关系进行的分类按相互作用的类型划分正相互作用负相互作用偏利共生原始合作互利共生竞争捕食寄生偏害共生11种内竞争性别生态学领域行为集群行为社会等级合作与利他行为他感作用§2种内关系12竞争(competition)是利用有限资源的个体间的相互角逐过程。一、种内竞争—密度效应㈠基本概念种内竞争种间竞争竞争类型13种内竞争(interspecificcompetition)在同种个体间发生的竞争叫种内竞争。14种间竞争(intraspecificcompetition)在不同种个体间发生的竞争叫种间竞争。15金鱼池内残酷的抢食种间竞争16在同样年龄大小的固着生活的生物中，竞争个体不能通过运动逃避竞争，因此竞争中的失败者死去，这种竞争结果使较少量的较大个体存活下来，这一过程叫自疏（self-thinning）。竞争↑㈡Yoda–3/2自疏法则密度增加自疏形成大个体存活17同龄单层林分密度大引起自疏18Yoda–3/2自疏法则(Yoda–3/2law)公式自疏导致密度与个体大小之间的关系在进行双对数作图时，具有–3／2斜率，这称Yoda–3/2自疏法则(Yoda–3/2law)。W=C×d

-3/2其中W：–植物个体平均质量；d:–密度；C:–常数。该模型表示质量增加比密度减少更快。19㈢最后产量衡值法则不管初始播种密度如何，在一定范围内，当条件相同时，植物收获的最后产量差不多总是一样的。其中Y为单位面积产量；W表示植物个体平均重量；d

为密度；Ki是一常数。Y=W×d=Ki最后产量衡值法则的数学表达式：20二、性别生态学Definition研究物种内部两性个体间相互关系的类型、动态及其决定的环境因素是性别生态学的主要内容。求偶行为性选择理论婚配体制主要内容21▲弹涂鱼的求偶行为㈠求偶行为这是种内两性关系或性别关系的表现。是指寻求配偶，导致交配的行为。22①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。求偶行为具有炫耀、吸引异性的特点。⒈

求偶行为的复杂性高等动物的求偶行为比较复杂。有以下形式：23一只雄性蓝足鲣鸟做出很酷的样子吸引雌鸟注意24动物的竞技打斗求偶行为25求偶过程可能相当简单，只需通过嗅觉、视觉、听觉的刺激即可完成。凡有两性区别的动物都需要有求偶行为，其最终目的是导致子代的产生。⒉

求偶行为的特点求偶过程也可能相当复杂，需通过若干形式的通讯交流方能完成。26①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。最终目的繁衍后代有利于种族的延续。⒊

求偶行为的生态学意义27㈡性选择理论(sexualselection)⒈

定义Definition同一性别的生物个体(主要是雄性)之间为争取同异性交配而发生竞争，从而形成吸引异性的特征与形状，并使有利于竞争的性状逐渐巩固和发展起来，从而得到更多的交配并繁殖后代。这称为性选择理论。28性选择（sexualselection）一词首先被达尔文在1871年提出，目前在这方面已形成两大理论。Darwin的理论Fisher的理论⒉

性选择理论类型性选择理论类型29达尔文设想性选择是通过两种方式发生的：⒊

Darwin的理论性内选择：同性个体间的竞争性间选择：异性间的喜好Darwin的理论30①性内选择：指同性成员间的配偶竞争，表现为打头武器的形成与发生，如鹿角、洞角、獠牙、大犬牙。雄鹿有发达的鹿角，有利于打斗角逐。31性内选择—打头武器视频32②性间选择：指偏爱异性的某个独特特征，表现为极乐鸟、孔雀明显无用的尾屏或头羽等。Birdofparadise雄鸟发达的尾羽可以吸引异性，有助于异性的选择。33建立在主动选择基础上的性选择可以导致性二型特征的进化。即异性选择促进吸引异性性状的定向进化。认为雄性的某些诱惑性特征被雌性所喜爱选择，这些特征将继续进化。⒋

Fisher的理论Forexample：孔雀雄鸟的尾屏属于无用的身体构件但有利于吸引异性。34孔雀开屏吸引雌性35婚配体制的形式主要有以下几种形式:多配制单配制一雄多雌一雌多雄一雌一雄临时制一雌一雄终生制婚配体制㈢婚配体制36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）ForExample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。37牡丹鹦鹉恩爱的婚配关系38天鹅保持着一种稀有的“终身伴侣制”，在南方越冬时不论是取食或休息都成双成对。雌天鹅在产卵时，雄天鹅在旁边守卫着，遇到敌害时，它拍打翅膀上前迎敌，勇敢的与对方搏斗。39春末夏初，海狗们返回出生地。先期抵达的雄海狗纷纷抢占自己的地盘。一周后，大群的雌海狗拥上岸边，自由婚配。一般，一头雄海狗要和15到60头雌海狗交配。在长达70天的时间里，雄海狗不吃不喝。每天要和雌海狗交配30次，每次持续15分钟。雄海狗体能如此强劲，全靠积累的脂肪。40领域Definition

指动物的个体、家庭，甚至社群所占据的、并积极保卫不让同种其它个体侵入的空间，称领域。这种占有领域的行为称领域行为，这种现象称领域性。三、领域行为鸟类保护领域行为41①领域是一个固定的区域，且大小可调整。㈠领域的主要特征②领域受积极保护。③领域的使用是排他性的。④动物的领域面积随占有者的体重而变化，受食物品质影响，也随生活史而变化。42㈡领域的意义①领域使动物可以得到充足的食物。②领域减少对生殖活动的外来干扰。③领域使安全更有保障。43四、集群行为集群行为是一种特殊的群体行为，是种内关系的明显表现。对个体的生存具有较大的生态意义。44㈠集群的一般生态意义有利于改变小气候条件，如企鹅集群提高温度。提高警觉性，集体防御。鱼类集群时对有毒物质的抗御能力增强。集群有利于取食。稀释效应，减少每一个个体被捕杀的机会。有利于动物繁殖和抚育幼体。集群易进行迁移或迁徙。45㈡集群对捕食者取食行为的作用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。46五、社会等级㈠定义Definition指一群同种动物中，各个体的地位有一定的顺序性。独霸式单线式循环式社会等级类型社会等级的基础是支配—从属关系。支配—从属关系有三种基本形式：47独霸式：群体内只有一个个体支配全群，其他个体都服从它而不再分等级。单线式：群内个体成单线支配关系，甲制乙，乙制丙等等，以此类推。循环式：甲制乙，乙制丙，而丙又制甲的形式。㈡社会等级的形式48六、合作行为和利他行为㈠合作行为指个体通过相互联合，从而对彼此间有利的行为。暂时性合作过渡性合作长久性合作合作类型49ForExample50是指一个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。㈡利他(altruism)行为同情协助善举分享捐款救难自我牺牲

人类的利他行为类型51ForExample普通吸血蝠(Desmodus

rotundus）的反哺行为其群体中有个体两天没有进食，会得到同伴帮助。同伴会把自己赖以生存的资源—血反哺给他。其实他们懂得资源的合理利用，按计算自己损失了2小时的生命，换回了同伴18小时的生命，应该是很划算的事情。

52七、他感作用Allelopathy指某些植物能分泌一些有害化学物质，能阻止别种植物或同种内其它个体在其周围生长的现象，又叫异株克生。53种内他感作用种间他感作用他感作用类型54他感作用Allelopathy55北美黑胡桃抑制离树干25m范围内植物的生长，根抽提物含有化学苯醌，可杀死紫花苜蓿和番茄类植物。Forexample(为种间他感作用)56种间竞争捕食作用寄生共生§3种间关系57一、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。相互干扰性竞争资源利用性竞争资源竞争的类型㈠资源竞争类型58⒈相互干扰性竞争为争夺资源的打斗行为、相互吃蚁卵、强迫一些个体离开食物最丰富的地点等，这种行为称为相互干扰性竞争。59⒉资源利用性竞争仅通过相互耗损有限的资源，而个体不直接相互作用。60不对称性:

一个体的竞争代价常远高于另一个体。㈡种间竞争的特征对一种资源的竞争会影响到对另一种资源的竞争结果。61①迁移：失败的物种将迁往它处寻求生存。㈢种间竞争的结果②竞争劣势的种群数量下降，甚至灭绝。③两个种在取食习性和行为等方面发生变化，形成生态隔离，从而使两个种之间形成平衡而共存。62A物种资源利用量B物种环境资源梯度A物种资源利用量B物种环境资源梯度两物种竞争后生态位重叠部分减少而共存示意图63CapeMay莺黑斑森莺黑喉绿莺黄腰柳莺枣红胸莺鸣禽种子资源分配示意图64㈢种间竞争模型著名的种间竞争模型是Lotka-Volterra

模型，它是逻辑斯谛模型的延伸，也是一种比较简单的种间竞争模型，也是其它种间竞争模型的基础。AlfredJamesLotka(1880-1949),美国生物物理学家，以提出捕食者-猎物模型，种间竞争模型是其研究成果的一部分。65⒈Lotka-Volterra

模型的假设假设2:物种1的种群数量为N1

、种群增长率是r1

、环境容纳量是K1

。假设3:物种2的种群数量为N2、种群增长率是r2

、环境容纳量是K2。假设1:物种1和物种2在在同一环境下生活，共同利用有限的资源空间。66⒉Lotka-Volterra模型的形成原理由于生活在同一环境下共同利用有限的资源，在资源利用上产生竞争性消耗，对两个物种的种群增长均有影响。对于物种N1已利用的资源空间项除物种N1利用的外还要加上物种N2已利用的资源空间，反之亦然。67⒊Lotka-Volterra

模型的公式＝

()1－－α是竞争系数，指每个N2对N1所产生的竞争效应。种群变化率物种1对资源的利用量物种2对资源的利用量

种群个体数量瞬时增长率(每员增长率)环境容纳量68⒋种间竞争模型的推导演变资源无限状况下＝资源有限状况下＝＝两物种竞争状况下(1－)(1－－)69⒌Lotka-Volterra

种间竞争模型的组成

两物种的增长模型组合a12是竞争系数,指每个N2对N1所产生的竞争效应。β21是竞争系数,指每个N1对N2所产生的竞争效应。70洛特卡-沃尔泰勒(Lotka-Volterra)模型中的K1、K2和α、β的值对两物种的竞争结果有影响。两物种的竞争结局从理论上讲有三种：①种1胜而种2被排除；②种2胜而种1被排除；③两种共存。种间竞争模型的特点：α、β两个值并不一定是倒数关系。71⒈生态位(niche)定义是指物种在生物群落或生态系统中的地位和角色。㈣生态位72生态位分配示意图73A物种资源利用量B物种C物种环境资源梯度Niche(资源)生态位图解74⒉生态位的特点强调的特点种群在时间上的位置种群在空间上的位置种群与相关种群间的功能关系75一维二维多维生态位温度温度食物大小温度食物大小取食高度⒊生态位的类型生态位的类型76假设的多维生态位图解立方体代表生态因子的可用量球形代表物种生存所需生态位77生态位与物种生存力关系示意图78⒋其它生态位定义基础生态位(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。79基础生态位示意图80基础生态位示意图81藤壶基础生态位与实际生态位示意图82竞争排斥原理性状替代竞争释放⒈生态位分化定义指两物种重叠的生态位之间发生分离的现象。㈤生态位分化主要生态位分化理论⒉

生态位分化理论83⑴竞争排斥(competitiveexclusion)原理高斯(Gause)认为两物种共存的局面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。84⑵性状替代(characterdisplacement)物种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。858687⑶竞争释放(competiverelease)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。88fundamentalnicherealizednicheTherealizednicheofanorganismissmallerthanthefundamentalnicheduetocompetition,predation,parasitism,andrecruitmentlimitationsfundamentalnicherealizednicheTherealizednicheofanorganismislargerthanthefundamentalnicheduetoresourceenhancement,habitatamelioration,predationrefuge,andrecruitmentenhancement89

两物种的资源利用曲线摄取食物种类摄取食物种数摄取食物种类ABCababba摄取食物数量比较两物种的资源利用曲线，可分析物种间生态位的重叠与分离，探讨竞争与进化的关系。⒊资源利用曲线90二、捕食作用㈠捕食定义为一种生物摄取其它个体的部分或全部作为食物的现象。9192根据食性的特化与泛化，捕食者又可分为特化种和泛化种。食草动物食肉动物杂食动物捕食者分类㈡捕食者类型93是根据指数增长模型推导演变而来的一个简单而有价值的模型。㈢Lotka-Voterra捕食者-猎物模型⒈该模型的假设假设①：相互关系中仅有一种捕食者和一种猎物。假设②：如果捕食者数量下降到某一阈值以下，猎物种群数量就上升，而捕食者种群数量如果增多，猎物种群数量就下降，反之亦然。94假设③：猎物在没有捕食者条件下按指数增长

dN/dt=r1N其中N：猎物种群大小，t：时间，r1：猎物的种群增长率。假设④：捕食者在没有猎物条件下按指数减少

dP/dt=-r2P

其中P：捕食者的种群大小，

t：时间，r2：捕食者的种群增长率。95假设⑤：当捕食者和猎物两者共存于一个有限空间时，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。假设⑥：当捕食者和猎物两者共存于一个有限空间时，捕食者利用猎物而转变为更多捕食者的常数为θ，即θ为捕食效率常数。96⒉猎物的种群增长模型＝－猎物种群的指数增长捕食者猎杀猎物的个体数97猎物的种群增长模型的推导演变猎物在没有捕食者条件下按指数增长＝＝－猎物在有捕食者条件下的增长98⒊有限空间的捕食者的种群增长模型＝＋捕食者种群没有猎物时的死亡数捕食者捕到猎物后的种群增长状况这样理解：捕食者种群中没有捕捉到猎物的个体死亡99捕食者的种群增长模型的推导演变捕食者在没有捕食者条件下按指数负增长＝＝捕食者在有猎物条件下的增长＋100⒋Lotka-Voterra捕食者-猎物模型组成捕食者和猎物模型两者的组合101⒌捕食者-猎物种群的规律性波动①捕食者与猎物种群呈现规律性的相互制约性的波动。②捕食者种群的波动规律在时间上有一个滞后期。102种群数量时间猎物捕食者捕食者-猎物种群数量相关变化动态过程103山猫(猞猁狲)与雪兔的种群数量变动规律

104㈠食草作用的定义三、食草作用食草动物以草为食从而产生的效应称为食草作用。105㈡食草作用的特征植物具有补偿作用植物具有防卫反应植物和食草动物的协同进化食草作用的特征106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。⒈植物的补偿作用

例如：枝叶受损后其自然落叶会减少，整株光合率可能加强；繁殖期受害，如大豆，会增加种子粒重来补偿豆荚的损失等等。107食草动物的还能引起植物的防卫反应，表现在以下方面：⒉植物的防卫反应

具有毒性味道差防御结构机械防御：刺棘化学防御：气味植物的防卫反应108像路标样的皂角树刺109表现在两个方面：⒊植物和食草动物的协同进化

一方面：在进化过程中，植物发展了一系列防御机制，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有毒化学物。

110EggsSugardeposits⒊植物和食草动物的协同进化

111㈠寄生(parasitism)定义四、寄生一种生物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，称为寄生。

112㈡寄生物的类型微寄生物大寄生物①寄主体内或体表生长②在寄主体内或体表繁殖例：病毒、细菌、真菌①寄主体内或体表生长②不在寄主体内或体表繁殖例：昆虫等寄生物类型113密棘鮟鱇的雌鱼大于雄鱼，雌鱼长1～1.2米，雄鱼只有8～16厘米。雄鱼遇到雌鱼时就咬住不放，不久就成为雌鱼身体的一部分。上图雌鱼像腹鳍的部分就是寄生的雄鱼。114利什曼虫寄生感染Leishmaniaisanexoparasiticinfectioncausesbyaflagellate.115丝虫寄生感染Endoparasite:Thefilarialwormentersthebodyandcanblockthelymphaticsystem.116丝虫寄生感染阻塞淋巴系统引起肿胀形成大象脚。117指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。草地鹨喂食大杜鹃㈢社会性寄生118㈠共生的类型五、共生互利共生偏利共生偏害共生