第七章 生活史对策

1、,2,第一节能量分配与权衡第二节体型效应第三节生殖对策第四节滞育与休眠第五节迁移第六节复杂的生活周期第七节衰老,第七章生活史对策,3,生活史生活史对策或生态对策生态对策类型,基本概念,4,1.生活史,Definition指生物体从出生到死亡的全部过程。,5,生活史的关键组分,关键组分,Bodysize(体型大小影响竞争力)GrowthrateDiapause(休眠影响生长速率)Reproductionpattern(单次生殖与多次生殖)LongevitySenescence(老化影响寿命)Metamorphosis(蛻变使生活史复杂化),6,2.生活史对策或生态对策,Definition指各种

2、生物在进化过程中形成各自特有的生活史，人们可以把它想象为生物在生存斗争中获得生存的对策，称生态对策。,拟态八爪鱼Thaumoctopusmimicus的生存对策,7,生殖对策取食对策逃避对策扩散对策体型对策,主要的生态对策类型,3生态对策类型,8,假想的理想生物体：Darwiniandemons自然界中的现实状况能量分配方式,第一节能量分配与权衡,9,Darwiniandemons的要求,基本要求：具备可使繁殖力达到最大的特征,一、假想的理想生物体：Darwiniandemons,特征要求：出生后短期内达到大型的成体大小生产出许多大个体的后代后代个体长寿,目的,有利于种族的繁衍延续。,10,由

3、于获得的能量有限，生物不可能使其生活史的每一组分或特征都达到最大，而必须在不同生活史组分间进行“权衡”。,二、自然界中的现实状况,特征X,特征Y,例如：种子大小,例如：种子数,11,能量分配方式,三、现实中的能量分配方式,基本原则：二选一的协调配合,具体策略,繁殖方面：产仔数与生殖次数二选一种子方面：种子大小与种子数二选一体型方面：产仔数与体型大小二选一寿命方面：寿命长短与繁殖力二选一,12,繁殖方面：二选一,具体策略,单次生殖，每次产仔数多多次生殖，每次产仔数少,大鳞大麻哈鱼的单次生殖，产卵量4000粒,13,一种热带植物Tachigaliaversicolor的单次生殖,又称为自杀性热带植

4、物,14,大多数生物具有多次生殖的现象。,15,体型方面：二选一,产仔数多，个体体型偏小产仔数少，个体体型偏大,具体策略,16,注：大的种子所含的营养能量较多，能为幼苗的成长提供更多的储备能量。,种子方面：二选一,种子数多，种子体型偏小种子数少，种子体型偏大,具体策略,17,体型的效应异速生长关系Allometry,第二节体型效应,18,一、体型的效应,生物体总的食物需求量随着身体的大小而增加,但单位体重的食物需求量却减少。？,大体型的生物有着更少的被捕食机会。,大体型的生物体有着更长的寿命和更长的世代，从而影响其通过自然选择的进化速率。,19,个体大小与寿命成正相关关系,原理1：个体偏小的个

5、体，其单位重量的基础代谢率相对较大，这样能耗大，所以寿命短。同样原理：体重大的个体，单位体重表面积偏小，其单位体重的散热较少。,著名的鼠象曲线：即动物整体的基础代谢率是体重的0.75次方左右。幂低于1，这说明体重大的个体单位体重的耗氧率偏小。,20,单位体重哺乳动物耗氧量与体重的对数关系图,鼩鼱,巢鼠,小家鼠,兔,狗,人,象,鼠象曲线,21,原理2：体型大的个体在异质环境中更有可能保持它的调节功能不变，种内和种间竞争力更强，适应能力也更强。,22,体型大小与内禀增长率成负相关关系,原理1：体型偏小，寿命偏短,必将导致生殖时期的不足，从而只有提高内禀增长率来补偿。,23,定义,二、异速生长关系a

6、llometry,指生物体不同的形态特征以不同的速率生长变化，形态特征间呈现不对称比例的生长关系。,24,异速生长关系的应用范围,可以应用于个体的生长研究，如鼠内脏重与全体重的关系；甲壳纲十足类的螯和躯干的生长。,可扩展到不同种个体间大小的比较，特别适用于进化的研究。,25,异速生长关系的一般数学方程式,Y=aXb,描述异速生长关系的一般数学方程式是,其中：Y、X为生物学变量，如脑重与体重，能量代谢率与体重等；a为常数；b为幂(也称为尺度因子，其变化决定了两者之间的相互关系)。,26,异速生长关系的示例,哺乳动物的身体重量与头颅重量的相互关系可以用下面的方程式来描述，而且可以转换成对数形式:,

7、Notice:上面方程式显示头颅重量的变化速率小于身体重量的变化幅度.,Y=0.16X0.67,27,28,概论r-选择者和r-对策k-选择者和k-对策r-选择者和K-选择者的特征比较进化过程中的特点,第三节生殖对策,29,在生物协同进化的过程中，动物形成了两种相反的进化对策：,一、概论,r-对策K-对策,低生育力良好的育幼行为,高生育力没有良好的育幼行为,生殖对策,30,r-对策生物体生活在条件严酷和不可预测的环境中，种群死亡率通常与密度无关，种群内的个体采用的对策为：,较多的能量用于较少的能量用于,生长代谢竞争力,生殖,r-对策,二、r-选择者和r-对策,31,采取r-对策的生物称r-选择

8、者,其特征如下：,r-选择者,一般寿命较短生殖率很高产生大量的后代后代的存活率低快速发育小型成体但数目多较少的抚育行为,r-选择者,r-选择者是在不稳定环境中进化的，因而使种群增长率r最大。,32,r-选择者示例,33,三、k-选择者和k-对策,较多的能量用于较少的能量用于,生殖,k-对策,k-对策生物体生活在条件优越和可预测环境中，死亡率大都取决于密度相关因素，生物间存在着激烈竞争，因此种群内的个体采用的对策：,生长代谢竞争力,34,采取k-对策的生物称k-选择者,其特征如下：,k-选择者,一般寿命较长生殖率弱产生较少的后代后代的存活率高慢速发育大型成体但数量少较强的抚育行为长的世代周期,k

9、-选择者,k-选择种类是在接近环境容纳量K的稳定环境中进化的，因而适应竞争。,35,k-选择者示例,36,四、r-选择者和K-选择者的生态特征比较,37,38,k-对策者进化过程中的特点,四、进化过程中的特点,竞争性强数量较稳定种群受到危害造成数量下降后难以恢复顶级生物属于该类群,39,r-对策者进化中的特点,死亡率高高r值能使种群快速恢复具有高扩散能力更有利于形成新物种大多数先锋生物属于这类群,40,有利于进化,先锋物种为r选择者,小型化,高出生率,高扩散能力,适应严酷的环境,顶极生物为K选择者,大型化,低出生率,低扩散能力,适应稳定成熟的环境,易于绝灭,r-对策者和k-对策者进化历程中的特

10、点,生殖价和生殖效率,1.生殖价(Reproductivevalue)(Vx)x龄个体的生殖价是该个体马上要生产的后代数量(当前繁殖输出),加上那些预期的以后的生命过程中要生产的后代数量(未来繁殖输出)。若未来生命期望低,分配给当前繁殖的能量应该高,而若剩下的预期寿命很长,分配给当前繁殖的能量较低。个体的生殖价必然会在出生后升高,并随年龄老化降低。,2.生殖效率,后代的质量与投入能量的比值如一年生蚊母草是生长在池塘中的。在春天,池塘中心部分是一种相对稳定的环境,竞争相当激烈。因此,蚊母草产生较少的但是较重的种子,以便能迅速萌发。与此相反,在池塘周围,由于环境较不稳定,它们则产生数量较多、重量较

11、轻的种子,以便增加从不良的池塘环境中逃出的机会。,43,是生物为躲避不适宜环境而延缓发育的一种适应性生存对策。昆虫的休眠称为滞育。,第四节滞育和休眠,冬眠夏眠,休眠类型,辽东半岛组南端大连旅顺的一个自然保护区蛇岛上的黑眉蝮蛇,45,CecropiaMoth的蛹期茧为其休眠小室,羽扇豆（Lupinusmicranthus）,47,是生物通过移动到别处来躲避当地恶劣环境的一种具有方向性运动的生存对策。,反复的往返旅行：鸟类、蛙蟾单次往返旅行：鲑鱼单程旅行：斑蝶,第五节迁移,迁移类型,50,乌龟的一家在迁移,51,许多生物具有复杂的生活周期，如发育过程中个体形状的不同等，形成适应环境的复杂生存对策。

12、,第六节复杂的生活周期,Forexample:蝌蚪和蛙成体,衰老（senescence）,机械水平：细胞受到环境的有害影响进化两个假说突变积累假说：生物的衰老格局是逐渐形成的。存活率随着年龄下降是突变的结果，这些突变的负面效应到生命的晚期才得以显现。拮抗性多效假说：一些基因对早期的繁殖有利，但对生命晚期有恶劣影响。,54,从植物生活史的观点，利用生境被干扰（或稳定）程度及其对植物的严峻性来划分生境。而植物在不同的生境中形成不同的生活史或生存对策。Grime将其划分为4种对策。,Grime的植物生活史对策（CSR三角）,竞争对策低干扰低严峻生境下耐逆境对策高严峻低干扰生境下杂草对策高干扰低严峻生

13、境下极端对策高干扰高严峻生境下,Grime4种对策,55,生境严峻度,生境干扰度,不能生活,竞争对策,杂草对策,胁迫忍耐对策S,极端对策,Grime的植物生活史对策,低,高,高,56,高干扰低严峻生境下麦田里的杂草对策,57,高严峻低干扰生境下沙漠里的耐逆境对策,58,高干扰高严峻生境下活火山周围的极端对策,无生物体存活,4种生活史对策的实质区别:,竞争对策:主要将资源分配给生长。耐逆境对策:主要将资源分配给维持。杂草对策:主要将资源分配给生殖。极端对策:无路可逃,60,6提问复习总结,提问1：生活史的关键组分有哪些？,Answer：BodysizeGrowthrateDiapause(休眠)Metamorphosis(蛻变)ReproductionpatternLongevitySenescence(老化),4种生活史对策的实质区别:,竞争对策:主要将资源分配给生长。耐逆境对策:主要将资源分配给维持。杂草对策:主要将资源分配给生殖。极端对策:无路可逃,62,Answer:r-选择和k-选择理论描述了两种明显相对的生殖