生活对策
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常绿 很长 间歇 晚 小 叶片和树干 慢 慢 少,经常有 低
多种多样
落叶 很短 每年 早 多 种子 快 快 少,不经常有 经常高
整体特征
生长型
维持型
生殖型
37
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
Cody(1966)的“能量分配原则”(The principle of allocation): 任何生物做出的任何一种生活史对策,都意味着能量的合理 分配,并通过这种能量使用的协调,来促进自身的有效生存 和繁殖。
每个生物具有生长、维持生存和繁殖三大基本功能, 核心:提高生殖、生存和生长能力的组合方式。
和长的世代周期。
K-选择者
普氏野马
羚牛
两种对策者特征对比:环境特征
比较项目 r-对策者 K-对策者
气候因子
种内竞争 环 境 特 点
多变、不确定
多变,不紧张 多变,不紧张 通常较大 较丰富 贫乏
稳定、较确定
激烈 激烈(紧张) 通常较小 较贫乏 丰富
生 物 因 子
种间竞争 捕食压力 食物 多样性
两种对策者特征对比:生物特征
以K-对策者模式应对
r K
r-对策者 K-对策者
化 物 过 种 程 进
28
环境
生物进化方向
4. R-、C-和S-选择的生活史式样
20世纪70年代英国生态学家J.P.Grime等提出新的生 物生活史式样分类: (1)R-式样:(干扰型,ruderal) 生物在资源丰富的临时生境中的选择, R-选择主要 分配给生殖,选择适应等同于r-选择物种 (2)C-式样:(竞争型, competition) 在资源丰富的可预测生境中的选择, C-选择主要分 配给生长,选择适应等同于K-选择物种 (3)S-式样:(胁迫忍耐型,stress) 在资源胁迫生境中的选择,资源有限或生理胁迫时 ,C-选择主要分配给维存活持胁迫忍耐型物种特点 :—— 寿命长、生长慢、具有抗胁迫组织、驯化能 力强、常营养繁殖、幼苗保持长期幼小状态
2 常见的生态对策 繁殖对策(r对策和K对策) 取食对策 避敌对策 扩散对策 …
3
繁殖方面:产仔数与生殖次数二选一 具体策略 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
由于获得的能量有限,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” (trade-off)。
比较项目
发育速度 个 体 特 征
r-对策者
K-对策者
慢
快
开始繁殖时间
寿命
早
短
迟
长
体型大小
繁殖能力
小
高产,一次繁殖
大 低产,多次生殖 低
较稳定,接近K
种 群 特 征
rm
密度
高
波动大,远离K
种群增长
生存曲线
迅速
Deevey III
无保护后代特征
高繁殖力(扩散力)
缓慢
Deevey I, II
有保护后代行为
高存活力(竞争力)
行为特征
进化方向
高出生率 小型化 高扩散能力 低扩散能力
低出生率 大型化
先锋物种为r选择者
顶极生物为K选择者
适应严酷的环境
适应稳定成熟的环境
有利于进化
易于绝灭
r-对策者和 k-对策者进化历程中的特点
24
r-K策略连续体
• r-K连续体( r-K continuum ): r-选择
29
高
生 境 干 扰 度
低 高
生境严峻度
Hale Waihona Puke 30Grime 的植物生活史对策
Grime的 CSR三角形
桦树
山毛榉
R型
北极苔原
S型
清除杂草
高干扰低严峻生境下→麦田里的杂草对策
33
高严峻低干扰生境下→沙漠里的耐逆境对策
34
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
35
R-,C-,S-对策植物生活史比较
4
• 扩散 —— 生物遗传特征 • —— 有机体扩展种群空间的行为,具体指 生物个体或繁殖体从一个生境转移到另一个生境 的过程 • 扩散方式: 主动扩散(动物) 被动扩散(植物)
5
• 体型效应
物种个体的大小与其寿命有很强的正相关关系。
Southwood(1976)认为生物个体体型小, 单位质量的代谢率升高,能耗大,寿 命缩短;生命周期缩短必将导致生殖 时期的不足,从而只有提高内禀增长 率来加以补偿。
性状 生活型 茎的形态 C-型 多种多样 树冠高大浓密 S-型 多种多样 多种多样 R-型 草本 小型化
叶型
叶 寿命 开花 生殖成熟期 生殖投入 持久的组织器官 生长速度 对胁迫的响应 枯枝落叶层 草食动物适口性
多种多样
落叶 或长或短 每年 晚 小 芽、种子 快 快 丰富,经常有 多种多样
革质、针形
1.生态对策
生态对策(bionomic strategy)(生活史对策 life history strategy ): 生物在进化过程中, 对某一些特定的生态 压力所采取的生活史 或行为模式,称生态 对策。
1
能量的分配与权衡
“达尔文魔鬼”:( Darwinian demons假想的理想生物体)
r-选择者
金色狗尾草
蒲公英
螟虫
K-对策
• K-对策(K-strategy):
生活在条件优越和可预测环境中,其死亡率大都取决于
与密度相关的因素,生物之间存在着激烈的竞争,因此
种群内的个体常把更多的能量用于除生殖以外的其他各 种活动。 • K-选择(K-selection)者: 寿命比较长,种群数量稳定,竞争能力强,个体大但生 殖力弱,只能产生很少的后代,亲代对后代有很好的关 怀,发育速度慢,成体体形大,具有低的繁殖能量分配
r-对策
• r-对策(r-strategy):
生活在条件严酷和不可预测环境中,种群死亡率通
常与密度无关,种群内的个体常把较多的能量用于
生殖,而把较少的能量用于生长、代谢和增强自身
的竞争能力。 • r-选择( r-selection)者 : 短命的,生殖率很高,可以产生大量的后代,存 活率低,发育快,成体体形小,具有高的能量分配 和短的世代周期。
6
避 敌 对 策
7
生殖效率是生殖对 策的一个主要问题。 生物是通过提高后 代的质量与投入能 量的比值来达到提 高生殖效率的目的。
8
一年生蚊母草 春天,池塘中心,产生较重的种子;池 塘周围产生数量多、质量轻的种子。
3 r-对策和K-对策
理论产生背景:
1954年,英国鸟类学家莱克(Lack)在研究鸟类生殖率进化问题 时提出,生殖率和动物其他特征一样,是自然选择的结果。每 一种鸟的产卵数,有以保证其存活的幼鸟数最大为目标的生态 学倾向。成体大小相似的物种,若产小卵,其生育力就高;如 果产大卵,其生育力就低。也就是说,可利用的资源是有限的, 如果动物把有限的能量用于保护幼体的存活,则必然难以同时 提高生育能力,这涉及到进化中能量分配的问题。 两种进化对策:高生育力,没有良好的育幼行为 低生育力,良好的育幼行为 两种可能中必须选择其一,这称为两者间的权衡(trade-off)。
和K-选择是两个进化方向的不同类型,
从极端的r-选择到极端的K-选择之间有
许多过渡类型,有的更接近于r-选择,
有的更接近于K-选择,两者间有一个连
续的谱系, 称 r-K 策略连续体。
蝗虫群居时为r-对策;独居时为K-对策
既是r-对策者又是K-对策者?
Linhart(1974)年曾研究过水苦荬的两个种群
环境多变 环境稳定 产生少量种子,种子个 体大,可以很快萌发
产生大量种 子,种子个 体小
种群死亡率高
临时性池塘
环境与物种进化
r
不稳定 r环境
生 物
K-
稳定 环境
不稳定 环境
r生 物
K-
稳定 环境
不稳定环境 不可预测 灾变较多 两条道路 遭遇两种环境
以r-对策者模式应对
如何应对
K
?
稳定环境 竞争较 为激烈
下几颗蛋合适?
图片:鸟类窝寄生
丹顶鹤
孔雀
首先按栖息环境和进化对策把生物分成r-对策者和K-对 策者两大类。 一端是气候稳定的,天灾很少的系统;例如热带雨林就 属于这种情况,它是生态上饱和的系统,动物密度很高, 竞争剧烈; 另一端是气候不稳定,难以预测的天灾多的地方,如寒 带或干旱地区,它们属于生态上真空、没有密度影响、 没有竞争的类型(MacArthur和Wilson,1967)。
多种多样
落叶 很短 每年 早 多 种子 快 快 少,不经常有 经常高
整体特征
生长型
维持型
生殖型
37
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
Cody(1966)的“能量分配原则”(The principle of allocation): 任何生物做出的任何一种生活史对策,都意味着能量的合理 分配,并通过这种能量使用的协调,来促进自身的有效生存 和繁殖。
每个生物具有生长、维持生存和繁殖三大基本功能, 核心:提高生殖、生存和生长能力的组合方式。
和长的世代周期。
K-选择者
普氏野马
羚牛
两种对策者特征对比:环境特征
比较项目 r-对策者 K-对策者
气候因子
种内竞争 环 境 特 点
多变、不确定
多变,不紧张 多变,不紧张 通常较大 较丰富 贫乏
稳定、较确定
激烈 激烈(紧张) 通常较小 较贫乏 丰富
生 物 因 子
种间竞争 捕食压力 食物 多样性
两种对策者特征对比:生物特征
以K-对策者模式应对
r K
r-对策者 K-对策者
化 物 过 种 程 进
28
环境
生物进化方向
4. R-、C-和S-选择的生活史式样
20世纪70年代英国生态学家J.P.Grime等提出新的生 物生活史式样分类: (1)R-式样:(干扰型,ruderal) 生物在资源丰富的临时生境中的选择, R-选择主要 分配给生殖,选择适应等同于r-选择物种 (2)C-式样:(竞争型, competition) 在资源丰富的可预测生境中的选择, C-选择主要分 配给生长,选择适应等同于K-选择物种 (3)S-式样:(胁迫忍耐型,stress) 在资源胁迫生境中的选择,资源有限或生理胁迫时 ,C-选择主要分配给维存活持胁迫忍耐型物种特点 :—— 寿命长、生长慢、具有抗胁迫组织、驯化能 力强、常营养繁殖、幼苗保持长期幼小状态
2 常见的生态对策 繁殖对策(r对策和K对策) 取食对策 避敌对策 扩散对策 …
3
繁殖方面:产仔数与生殖次数二选一 具体策略 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
由于获得的能量有限,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” (trade-off)。
比较项目
发育速度 个 体 特 征
r-对策者
K-对策者
慢
快
开始繁殖时间
寿命
早
短
迟
长
体型大小
繁殖能力
小
高产,一次繁殖
大 低产,多次生殖 低
较稳定,接近K
种 群 特 征
rm
密度
高
波动大,远离K
种群增长
生存曲线
迅速
Deevey III
无保护后代特征
高繁殖力(扩散力)
缓慢
Deevey I, II
有保护后代行为
高存活力(竞争力)
行为特征
进化方向
高出生率 小型化 高扩散能力 低扩散能力
低出生率 大型化
先锋物种为r选择者
顶极生物为K选择者
适应严酷的环境
适应稳定成熟的环境
有利于进化
易于绝灭
r-对策者和 k-对策者进化历程中的特点
24
r-K策略连续体
• r-K连续体( r-K continuum ): r-选择
29
高
生 境 干 扰 度
低 高
生境严峻度
Hale Waihona Puke 30Grime 的植物生活史对策
Grime的 CSR三角形
桦树
山毛榉
R型
北极苔原
S型
清除杂草
高干扰低严峻生境下→麦田里的杂草对策
33
高严峻低干扰生境下→沙漠里的耐逆境对策
34
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
35
R-,C-,S-对策植物生活史比较
4
• 扩散 —— 生物遗传特征 • —— 有机体扩展种群空间的行为,具体指 生物个体或繁殖体从一个生境转移到另一个生境 的过程 • 扩散方式: 主动扩散(动物) 被动扩散(植物)
5
• 体型效应
物种个体的大小与其寿命有很强的正相关关系。
Southwood(1976)认为生物个体体型小, 单位质量的代谢率升高,能耗大,寿 命缩短;生命周期缩短必将导致生殖 时期的不足,从而只有提高内禀增长 率来加以补偿。
性状 生活型 茎的形态 C-型 多种多样 树冠高大浓密 S-型 多种多样 多种多样 R-型 草本 小型化
叶型
叶 寿命 开花 生殖成熟期 生殖投入 持久的组织器官 生长速度 对胁迫的响应 枯枝落叶层 草食动物适口性
多种多样
落叶 或长或短 每年 晚 小 芽、种子 快 快 丰富,经常有 多种多样
革质、针形
1.生态对策
生态对策(bionomic strategy)(生活史对策 life history strategy ): 生物在进化过程中, 对某一些特定的生态 压力所采取的生活史 或行为模式,称生态 对策。
1
能量的分配与权衡
“达尔文魔鬼”:( Darwinian demons假想的理想生物体)
r-选择者
金色狗尾草
蒲公英
螟虫
K-对策
• K-对策(K-strategy):
生活在条件优越和可预测环境中,其死亡率大都取决于
与密度相关的因素,生物之间存在着激烈的竞争,因此
种群内的个体常把更多的能量用于除生殖以外的其他各 种活动。 • K-选择(K-selection)者: 寿命比较长,种群数量稳定,竞争能力强,个体大但生 殖力弱,只能产生很少的后代,亲代对后代有很好的关 怀,发育速度慢,成体体形大,具有低的繁殖能量分配
r-对策
• r-对策(r-strategy):
生活在条件严酷和不可预测环境中,种群死亡率通
常与密度无关,种群内的个体常把较多的能量用于
生殖,而把较少的能量用于生长、代谢和增强自身
的竞争能力。 • r-选择( r-selection)者 : 短命的,生殖率很高,可以产生大量的后代,存 活率低,发育快,成体体形小,具有高的能量分配 和短的世代周期。
6
避 敌 对 策
7
生殖效率是生殖对 策的一个主要问题。 生物是通过提高后 代的质量与投入能 量的比值来达到提 高生殖效率的目的。
8
一年生蚊母草 春天,池塘中心,产生较重的种子;池 塘周围产生数量多、质量轻的种子。
3 r-对策和K-对策
理论产生背景:
1954年,英国鸟类学家莱克(Lack)在研究鸟类生殖率进化问题 时提出,生殖率和动物其他特征一样,是自然选择的结果。每 一种鸟的产卵数,有以保证其存活的幼鸟数最大为目标的生态 学倾向。成体大小相似的物种,若产小卵,其生育力就高;如 果产大卵,其生育力就低。也就是说,可利用的资源是有限的, 如果动物把有限的能量用于保护幼体的存活,则必然难以同时 提高生育能力,这涉及到进化中能量分配的问题。 两种进化对策:高生育力,没有良好的育幼行为 低生育力,良好的育幼行为 两种可能中必须选择其一,这称为两者间的权衡(trade-off)。
和K-选择是两个进化方向的不同类型,
从极端的r-选择到极端的K-选择之间有
许多过渡类型,有的更接近于r-选择,
有的更接近于K-选择,两者间有一个连
续的谱系, 称 r-K 策略连续体。
蝗虫群居时为r-对策;独居时为K-对策
既是r-对策者又是K-对策者?
Linhart(1974)年曾研究过水苦荬的两个种群
环境多变 环境稳定 产生少量种子,种子个 体大,可以很快萌发
产生大量种 子,种子个 体小
种群死亡率高
临时性池塘
环境与物种进化
r
不稳定 r环境
生 物
K-
稳定 环境
不稳定 环境
r生 物
K-
稳定 环境
不稳定环境 不可预测 灾变较多 两条道路 遭遇两种环境
以r-对策者模式应对
如何应对
K
?
稳定环境 竞争较 为激烈
下几颗蛋合适?
图片:鸟类窝寄生
丹顶鹤
孔雀
首先按栖息环境和进化对策把生物分成r-对策者和K-对 策者两大类。 一端是气候稳定的,天灾很少的系统;例如热带雨林就 属于这种情况,它是生态上饱和的系统,动物密度很高, 竞争剧烈; 另一端是气候不稳定,难以预测的天灾多的地方,如寒 带或干旱地区,它们属于生态上真空、没有密度影响、 没有竞争的类型(MacArthur和Wilson,1967)。