生态学复合种群的课件

复合种群理论模型 1、Levins模型 2、斑块型 3、大陆—岛屿型 4、卫星型 5、完全隔绝型 6、多物种复合种群动态模型 7、复合种群动态预测模型 8、遗传学模型
集合种群理论的主要研究对象是将空间看 成由生境斑块构成的网络,把种群在空间 和时间上的异质性有机地结合起来,分析 其动态效果,包括迁移、消亡和定居等生 态过程。 当物种处于破碎化的生境中时,集合种群 模型能够真实地模拟物种之间、景观与物 种之间相互作用的关系,并对此做出较为 准确的预测。
事实上,由于景观的严重破碎化,很难确定某一具体集合种群 是否处于随机平衡状态下(通常是很难平衡的),也就不知道目前破 碎景观中到底有多少局域种群以后还可以续存。因此,最好的办 法应该是,在进行生态恢复时,考虑到近期的环境变化很大,就应当 假定许多集合种群处于不平衡状态之中,首先把人为干扰降低到 最小程度,促进栖息地和生境质量的改善,达到景观内部结构恢复 的目的,并协调群落中的种间关系。
3 、最小可存活集合种群原则 在生境破坏的早期阶段,剩下的适宜生境仍能很好的连 接,种群主要受到生境丧失的影响。随着生境破坏的加大, 剩余生境碎片间的连接度降低,从而扩大了生境丧失的影 响,导致物种对适宜生境强烈的非线性反应,即种群密度急 剧下降,同时一系列的反馈作用增加区域随机性,这一过程 被称为“灭绝漩涡”。因此,在这种情况下,进行人工恢复 性干预,如人为迁移增大种群间的交流,并进一步增加生境 斑块数,可能是一种较为稳妥的管理形式。 在我国,扬子鳄近几十年来尽管也设立了保护区进行保 护,但是其数量仍在急剧地下降,已经到了不足150条,且已 明显分为至少18个互相隔离的局域种群。很明显,扬子鳄 已于“灭绝漩涡”阶段,其自然恢复已然不可能,所以对扬 子鳄进行人工恢复性干预,包括人工迁入增加局域种群的 数量,对一些适合的空池塘(栖息地)进行人工引入以增加斑 块数等,可能是一种较为可行的方法。
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多物种集合种群理论 由于其他物种在斑块中存在,如竞争、种间斗争、捕食等, 潜在地影响了灭绝和生存,所以Levins模型被发展成为两个 物种相互作用的集合种群模型和多物种相互作用的集合种 群模型,称为集合群落的研究,使得集合种群理论不断完善。
集合种群理论的在物种保护中应用（举例）
1、 集合种群理论的应用范围 随着人口的持续增长,对自然资源的需求也在不断的增加,从而造 成的环境污染、植被破坏、土地退化、水资源短缺、生物多样性 丧失等增加了对自然生态系统的胁迫。人类活动对生态系统多样 性的影响中,以生境的破碎和栖息地的消失最引人注目。据估 计,67%的珍稀、濒危动物因为栖息地的破坏而濒临灭绝。所以人 类面临着恢复、保护和合理开发自然资源的挑战,生态恢复的概 念便应运而生。认为,生态恢复就是再造一个自然群落,或再造一 个自我维持、并保持后代具持续性的群落。 2、 集合种群平衡观原则 随着科技的进步,许多自然景观受人类活动的影响很大,以致发生 剧烈的动态变化,生活于其中的集合种群远远不能达到平衡态。 在最糟糕的情况下,当前的斑块网络可能已经过于破碎,再也无法 支撑一个有活力的集合种群。这时除非栖息地的丧失及生境的破 碎得以逆转,否则集合种群将会很快灭绝。Hanski等发现生活于芬 兰的94种蝴蝶中,就有10种是属于这种趋于灭绝的非平衡状态。
集合种群应用的前景
相对于迁移能力弱，种群数量小的物种来说，栖 息地片断化有重要影响，因为栖息地片断化造成种群 分布的隔离，除了直接对动物个体产生不利影响外， 还会引起种群交流受阻，势必阻碍种群间的基因流动 和杂交，久而久之，近亲繁殖增加，导致种群生存能 力下降!种群退化，物种有走向灭绝的可能对种群数量 小且其栖息地已经片断化的珍贵濒危物种采用集合种 群理论进行研究，了解其栖息地受胁的现状，对于保 护珍稀濒危物种，维护生物多样性和保持生态平衡有 重要的现实意义。
5 、高质量生境斑块原则
一个集合种群能否生存乃至增长依赖于物种的内在特征(局域动态和 迁移活动)和生境的空间结构,所以空间结构对物种的生存是十分重 要的。 例如,对网蛱蝶来说,低矮的干草甸通常对幼虫的生长和存活有利,但 在很干燥的夏季,寄主植物可能会枯萎,造成幼虫死亡率激增。可见 要保证不被枯萎,就必须有较高的生境质量,通常较稳定的大种群占 有较高质量的大生境斑块,所以保持这些斑块将有利于物种的长期生 存。 对不同的物种来说,生境质量的高低是不同的,取决它们的选择喜好。 如芬兰的网蛱蝶有两种喜好寄主植物,因此该生境质量决定于这两种 寄主植物的比例和它们形成的空间结构,所以在进行生态恢复时,要 围绕这两种寄主植物展开措施。北美斑枭则要求增加大的老树在森 林中的比例。
意义
不同的动物种喜好不同的植物组成和空间结构,具有特殊的群体选择 性,同时其迁移能力和扩散能力迥异,所以任何物种的保护措施之一 没有可比性。因此,在应用集合种群理论进行生态恢复时,应针对不 同的物种应采用不同的方法。 目前,利用集合种群模型设计物种管理计划时,存在一个基本的问题, 那就是需要长时间收集有关的详细资料。许多物种长期经历着生境 破碎化过程,而我们还没有采取有效保护的措施,当破碎化达到一个 生态极限时,种群衰退已经十分明显,这时对他们的保护就显得太迟 了。因此,随时监控种群动态,预先进行保护和管理才是良策。由人 为影响的差异,不同的物种处于不同的阶段。当物种还存在较大的种 群时,应该重点保护大种群,因为大种群在生态系统中对物种的生存 有重要的作用;当大种群消失时,保护的重心应是注重连续性,维持斑 块间的最小距离,这有利于物种的迁移和拯救效应;当以上都不能达 到时,那就需要采取强有力的措施,来加强生境恢复,如实施人工迁移 和重引入来代替自然扩散。如果成功地运用集合种群动态理论,可望 从生物多样性演化的生态与进化过程上寻找到保护珍稀濒危物种的 规律,从而实施生态恢复的对策。
4、最适生境斑块密度原则
进行生态恢复时,如果斑块之间的距离太远以至于再定居及通过 迁入、避免种群灭绝的拯救效应都难于实现的话,那么即使有大量的 小生境斑块也无法保证集合种群长期存活下去。 英国的小蝴蝶保护区的失败就是一个例子,几十个相互隔离的珍稀 和濒危蝴蝶种群在20 hm2范围内,由于相互间隔离,降低了斑块之间 迁入的可能性,结果均趋于灭绝,其中3个种群已完全灭绝。 我国国家一级保护动物四川梅花鹿现存数量约800只,其分布区有 3个,即特布分布区(630～650只)、巴西分布区(130～150只)和白河 布区(30～45只),相互之间的距离在60 km以上,并且已无任何廊道相 连,各分布区中的鹿相互间已没有交流的可能性,形成了3个完全隔离 的种群。因此,在实施其保护规划时,除了要建立廊道使之互相连通 外,应考虑按照最适斑块密度原则,在3个分布区之间建立多个生境斑 块进行保护性恢复,使之在数年后达到梅花鹿适宜的生境。这样不仅 增加了斑块数量,也降低了斑块间的距离,使不同种群梅花鹿之间的 迁徙成为可能,从而提高种群的生存力。
复合（集合）种群理论 及其在物种保护中的意义
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集合种群的概念 集合种群是指一相对独立地理区域内各局域 种群的集合,各局域种群通过一定程度的个 体迁移而使之连为一体。 集合种群理论是生态学的分支领域——空间 生态学的主要研究途径之一; 它关注的是局域种群之间个体迁移的动力学 后果,以及具有不稳定局域种群物种的区域 续存的条件。
2 、集合种群平衡观原则
随着科技的进步,许多自然景观受人类活动的影响很大,以致 发生剧烈的动态变化,生活于其中的集合种群远远不能达到平衡 态。在最糟糕的情况下,当前的斑块网络可能已经过于破碎,再也 无法支撑一个有活力的集合种群。这时除非栖息地的丧失及生 境的破碎得以逆转,否则集合种群将会很快灭绝。Hanski等发现 生活于芬兰的94种蝴蝶中,就有10种是属于这种趋于灭绝的非平 衡状态。
集合种群的特点
为了便于鉴别哪些物种适于集合种群研究,一般如果一个系统满足下 列四个标准,就可以说它是一个典型的集合种群: 条件1:适宜的生境以离散斑块形式存在。这些离散斑块可被局域繁 育种群占据。 · 条件2:即使是最大的局域种群也有灭绝风险。否则,集合种群将会因 最大局域种群的永不灭绝而可以一直存在下去,从而形成大陆-岛屿 型集合种群。 · 条件3:生境斑块不可过于隔离而阻碍局域种群的重新建立。如果生 境斑块过于隔绝,就会形成不断趋于集合种群水平上的灭绝的非平衡 集合种群。 · 条件4:各个局域种群的动态不能完全同步。如果完全同步,那么集合 种群不会比灭绝风险最小的局域种群续存更长的时间。这种异步性 足以保证在目前环境条件下不会使所有的局域种群同时灭绝。
集合种群理论提出了一个不同于传统生态学理 论的平衡观点。 平衡在这些模型中是区域性的而不是局域性的, 即使局域间相互作用是不稳定的或不平衡的,物 种存在和稳定的方式是通过区域进行的。其基 本观点是,由于统计随机性和环境因素,局域种群 可能随时消失和产生,但整体可以是稳定的。
集合种群的理论 单物种集合种群理论 其研究成果主要反映在最优的害虫防治对策、群体选择以 及种间竞争等方面。
物种保护的目的就是要保持生物的多样性和维 持生态系统的正常运转,这些需要在生态恢复的 基础上才能完成的。目前常见的保护措施包括 建立保护区和实行迁地保护等,它们都是一个循 序渐进的过程,不可一蹴而就,因为通过大范围内 进行生态恢复,不仅在操作上十分困难,而且其可 行性也值得商榷。在这种情况下,集合种群理论 在物种的生态恢复性保护方面就更具现实意义。