《生物种群生态学》教学课件

生物种群生态学概述种群生态学研究同种生物个体群体的结构、动态与相互关系探索生物种群如何随时间变化及其生存机制课程目标和学习要点1掌握种群基本概念理解种群特征与统计学参数2分析种群动态变化学习各种增长模型和影响因素3了解种群调节机制探索种内种间相互作用4应用生态学原理解决实际种群管理与保护问题第一章：种群的基本概念1定义同种生物共同生活的群体2特征空间、数量、遗传等多维度特性3意义是生态系统研究的基本单位种群的定义空间同域性共享特定地理区域时间连续性世代延续有繁殖关系遗传相似性基因交流频繁种群的特征1行为特征社群结构2遗传特征基因变异3数量特征密度、增长率4空间特征分布范围、格局种群的空间特征分布范围种群占据的地理空间总面积分布格局个体在空间的排列方式扩散能力种群扩展占领新区域的潜力种群的数量特征种群大小总个体数量种群密度单位面积/体积内个体数年龄结构不同年龄阶段个体比例性别比例雌雄个体数量比种群的遗传特征基因频率特定基因在种群中的出现频率1遗传多样性种群内基因变异的丰富程度2遗传分化亚种群间的遗传差异3基因流动个体迁移带来的基因交流4第二章：种群统计学密度空间单位内个体数出生率与死亡率种群增减的基本参数年龄结构不同年龄组成比例性别比例雌雄数量关系种群密度40每平方米沙漠蚂蚁巢密度400每公顷森林鹿群密度5000每平方公里热带鱼类密度种群密度的测定方法直接计数法完全统计目标区域所有个体1样方法随机设置样方计数后推算2标志重捕法标记部分个体后通过重捕比例估算3间接估算法通过痕迹、粪便等推测4出生率和死亡率出生率死亡率年龄结构1老年个体繁殖力下降2成年个体繁殖主体3亚成体即将成熟4幼体生存率较低性别比例雄性偏向竞争激烈，领地争夺雌性偏向社会性昆虫，分工合作平衡比例多数物种理论平衡点第三章：种群动态种群大小总体数量随时间变化增长模式指数型vs逻辑斯谛型波动规律周期性与非周期性变动影响因素密度依赖与非依赖因素种群增长模型指数增长无限资源条件下逻辑斯谛增长有环境容纳量限制震荡模型过度反应于环境容纳量指数增长模型数学表达dN/dt=rN适用条件资源充足，无限制实例细菌培养初期，入侵物种早期特点J形曲线，增长率恒定逻辑斯谛增长模型时间种群大小环境容纳量食物供应能量和营养物质限制空间资源栖息地面积和质量庇护所安全避险场所数量水资源饮用水和生存必需水体密度制约因素随种群密度增加而增强的限制因素包括竞争、捕食、疾病和领地行为非密度制约因素自然灾害火灾、洪水、干旱等极端气候严寒、酷热、暴雨等人为干扰栖息地破坏、污染等第四章：生命表和存活曲线年龄(x)存活数(lx)死亡数(dx)死亡率(qx)010003000.3017001500.212550500.0935001000.2044002000.5052002001.00生命表的概念和类型定义记录种群各年龄组生存死亡状况的表格静态生命表一次性调查不同年龄个体数量动态生命表追踪同一世代个体从出生到死亡时间特异生命表特定时期内各年龄组状况静态生命表调查方法一次性取样分析年龄结构适用种群长寿命、大型动物优点获取数据相对容易缺点假设种群稳定，有误差动态生命表1出生cohort记录初始数量2追踪调查定期统计存活个体3死亡记录记录死亡时间和原因4数据分析计算存活率和死亡率存活曲线的类型I型曲线晚期死亡率高，如人类II型曲线死亡率恒定，如鸟类III型曲线早期死亡率高，如鱼类第五章：种群调节内部机制种群自身调节能力外部因素环境条件的制约作用密度依赖随密度变化的调节因素密度无关与密度无关的调节因素密度依赖性调节资源竞争食物、空间等有限资源争夺1天敌控制捕食者对猎物种群的控制2疾病传播高密度促进病原体传播3社会压力拥挤导致应激反应和行为变化4密度无关性调节1环境灾害地震、火山等突发事件2气候变化温度、降水模式改变3人类活动栖息地破坏、过度捕猎种群波动周期性波动捕食-被捕食关系天敌与猎物种群交替波动季节性变化适应季节资源变化气候循环响应多年气候模式非周期性波动环境突变不可预测的气候异常栖息地变化生态系统结构突然改变人为干扰开发、污染等突发影响疾病爆发新病原体传入种群第六章：种群分布分布范围物种能够生存的地理区域1分布格局种群内个体空间排列方式2影响因素环境、行为和种间关系3动态变化分布范围扩张或收缩4种群分布类型随机分布个体位置相互独立均匀分布个体间距相近聚集分布个体成群出现随机分布1特点个体位置无规律，相互独立2条件环境均质，无社会行为3实例某些植物种子、浮游生物4统计特征符合泊松分布均匀分布竞争作用个体间争夺资源领地行为主动维持空间间隔化感作用释放抑制物质社会压力避免过度拥挤聚集分布最常见分布方式资源斑块分布或社会行为导致影响种群分布的因素环境因素气候、地形、资源分布1生物因素社会结构、繁殖行为2竞争关系争夺资源和空间3扩散能力移动和传播方式4第七章：种群的空间结构1复合种群亚种群网络2亚种群局部相对独立群体3社会单元家庭群体或集群4个体基本构成单位家域和领域家域个体日常活动范围领域积极防卫的专属区域影响因素体型、食性、繁殖策略种群的社会结构层级结构有明确等级制度平等结构个体地位相近繁殖分工生殖个体与非生殖个体第八章：种内关系1合作关系互惠互利，提高生存率2竞争关系争夺有限资源3社会等级确立优势和劣势个体合作关系1群体防御共同抵御天敌2育幼合作共同照顾后代3觅食合作协作狩猎或寻找食物4信息共享警报信号和资源位置竞争关系干扰性竞争直接对抗和排斥资源竞争间接争夺食物空间繁殖竞争争夺配偶和繁殖机会第九章：种间关系关系类型物种A物种B实例竞争--争夺相同资源的物种捕食+-猎食者与猎物寄生+-寄生虫与宿主互利共生++蜜蜂与开花植物偏利共生+0附生植物与树木竞争关系生态位竞争相似需求导致资源争夺竞争排斥原理完全相同生态位不能共存资源分化减少重叠以共存竞争结果排斥、共存或生态位分化捕食关系时间捕食者猎物共生关系互利共生双方受益偏利共生一方受益，一方不受影响原始共生形成新的生命单位寄生关系1外部寄生寄生在宿主体表2内部寄生寄生在宿主体内3社会寄生利用宿主的社会结构4巢寄生将繁殖任务转嫁给他种第十章：种群的进化生态学自然选择有利变异保留，不利变异减少适应性进化对环境条件的适应过程生活史对策最大化适合度的资源分配行为生态学行为如何影响生存和繁殖r选择和K选择r选择快速繁殖，后代多，寿命短K选择繁殖慢，后代少，寿命长r策略：不稳定环境中占优势K策略：稳定环境中占优势生活史对策资源分配生长、维持和繁殖间的权衡1繁殖时机早熟vs晚熟的取舍2繁殖投入后代数量vs质量的权衡3寿命策略衰老与死亡时间的进化4第十一章：种群管理和保护1保护目标设定明确保护优先级2威胁因素分析识别主要风险3管理策略制定确定干预措施4监测与评估持续跟踪效果濒危物种保护栖息地保护建立自然保护区迁地保护动物园和植物园保育种群增强人工繁育和放归法律保护立法禁止捕杀和贸易外来入侵种管理1预防入侵边境检疫和风险评估2早期监测及时发现新入侵种3快速响应发现立即消除4控制管理限制已建立种群扩散渔业资源管理捕捞配额限制捕捞总量1禁渔期保护繁殖季节种群2网目限制保护幼鱼3海洋保护区禁止或限制捕捞4资源评估监测种群动态5害虫种群控制生物防治利用天敌控制综合防治多种方法协同耕作措施轮作、间作等化学防治科