种群生活史对策
种群生活史对策 ppt课件
血吸虫生活史
种群生活史对策
一、个体大小
A. 地球上生物的个体大小差异很大; B. 个体大:在生境中调节能力强;在种间竞争能力强;捕
食能力强;生活期长;繁殖时间长; C. 个体小:寿命短;世代更新快;遗传变异快;进化速度
快;生态可塑性大; D. 在生活史格局中,个体的大小要和生活史的其他内容联
种群生活史对策
种群生活史对策
三、繁殖
1.繁殖方式 ▪ 有机体生产出与自己相似后代的现象; ▪ 营养繁殖:部分生物营养体生长发育成一个
新个体的繁殖方式; ▪ 孢子生殖:生殖细胞孢子不经过有性过程而直接发育成新个
体的繁殖方式; ▪ 有性生殖:两性细胞核结合形成新个体的繁殖方式; 2. 繁殖意义 增加在现存环境中的扩展性; 对多变环境的适应性; 繁殖速度; 繁殖潜力; 进化速度。
种群生活史对策
地形条件对于传播的影响是间接的,主要是作用 于传播因子。例如,平原、丘陵、高山、河流、 湖泊海洋等等,有的有利于繁殖体的传播,有的 却成为传播的障碍,而地形特点有时会影响到传 播方向和传播速度。
种群生活史对策
动物的扩散
动物的每个个体均具有或大或小的可动性,除了 有些小型动物的扩散有时具有偶然性外(例如,幼小 的昆虫碰上气流时容易因气流的影响呈现被动扩散), 其他无论是幼体还是繁殖成体都可能表现出离开原栖 息地的行为。所以,动物的扩散大多数表现为主动扩 散。 引起动物扩散的原因包括食物资源不足;在社会结构 和领域性处于低等级地位的个体常被逐出;幼仔长大 被亲代驱逐;自然环境与气候的季节性变化;躲避天 敌;追寻配偶;生境灾变;环境污染等等。
布区域的种群数量; 3. 扩大种群的分布区 4. 种群可能获得更多的可利用资源; 5. 种群也可能承担更大的风险;
生态学 第六章 生活史对策
第六章生活史对策生活史life history:生物的生活史是指从出生到死亡所经历的全部过程。
生活史的关键组分包括身体大小、生长率、繁殖和寿命。
生态对策bionomic strategy:又称生活史对策life history strategy,是生物在生存斗争中获得的生存对策权衡trade-off:指生物在资源(物质和能量)在繁殖、生长、维持等三方面进行分配。
生物可利用的资源是有限的,投入到某一功能或性状上的量多,必然会减少投入到另一项上的量。
r-选择r-selection:r-选择种类是在不稳定环境中进化的,具有所有使种群增长率最大化的特征:快速发展,小型成体,数量多而个体小的后代,高的繁殖能量分配和短的时代周期。
虽然r-选择种类死亡率甚高,但高r值使其种群能迅速恢复,而且高扩散能力可以使其迅速离开恶化生境,在其他地区建立新的种群,因此r-选择种类的高死亡率、高运动型和连续地面临新局面是,有利于形成新物种。
k-选择k-selection:k-选择种类是在接近环境容纳量K的稳定环境中进化的,具有事种群竞争能力最大化的特征:慢速发展,大型成体,数量少但体型大的后代,低繁殖能量分配和长的世代周期。
虽然k-选择种类大量死亡或导致生境退化的可能性小,但一旦受到危害造成种群数量下降,其低r指使种群恢复十分困难,因此在动物保护中需特别注意,如大熊猫、大象、虎均属此类。
CSR模式:利用生境干扰程度及其对植物的严峻性来划分生境,将生活史对策分为:Competitive选择:竞争对策,低严峻度、低干扰生境,以生长为主,竞争力最大化Stress tolerant选择:胁迫忍耐对策,高严峻度、低干扰生境,生长慢,寿命长,繁殖分配小Ruderal选择:杂草对策,低严峻度、高干扰生境,繁殖率高,生长快,寿命短。
种群生活史对策
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个体大小的意义
• 物种个体的大小与其 寿命有很强的正相关 关系。 • 个体大小与内禀增长 率r有同样强的负相关 关系。 • 体型大、寿命长的个 体有较强的竞争力。 • 体型小、寿命短的物 种进化速度更快。
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生长和发育速度
• 生长:
▫ 1生物体生物物质的增加; ▫ 2生物细胞数量的增加。
• 发育:
生产很多后代,对子代的抚育投入很少 生产少数后代,对子代的抚育投资较大
• 不抚育(多数植物)
后代个体小,数量多 后代个体大,数量少
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植物的亲代投资策略
• 一种物种采取哪种亲本投资策略,取决于该物种 的具体情况。 • 就有性繁殖而言,种子的大小应当最有利于种子 的传播、定居和减少植物的取食。
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能量分配与权衡
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各类植物生长型的年净同化中的繁殖分配
玉米、大麦
多数禾谷类
40%
30%
野生一年生草本 多年生草本(有克隆) 多年生木本(无克隆)
10% 20%
多年生草本(无克隆)
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生长和繁殖
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繁殖和存活
• 哺乳雌鹿和未生育雌鹿的死亡率比较
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现在生育与未来存活
• 轮虫现在生育力与未来存活可能性的关系
• 种群为了适应其生活环境,实现最大限度的生存 与繁衍,在生活史动态上所表现的各种自组织和 有序性,可概括为各种生态对策或生活史对策。 • 有很多不同的方案被提出并用来对这些性状组合 进行分类,并预测某种特定环境中会出现怎样的 生活史对策。
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策略
r-选择: 小而快
K-选择:大而慢
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r-选择和K-选择
河流(繁殖)
幼体生境 墨西哥 南欧洲
生态学原理与进展:6 种群生活史对策
– K-选择:竞争能力强、数量稳定、大量死亡或导 致生境退化的可能性小;由于r低,种群数量下降 后恢复困难
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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
6 种群生活史对策
6.1 生活史 6.2 能量分配与权衡 6.3 体型效应 6.4 生殖对策 6.5 生境分类 6.6 滞育和休眠 6.7 迁移 6.8 复杂的生活史周期 6.9 衰老
1
相关概念
生活史的概念
– 生物从出生到死亡所经历的全部过程
生活史的关键组分
– 体型大小 (body size)、生长率 (growth rate)、繁殖 (reproduction)、寿命 (longevity)
为稳定 – 单次生殖:幼体死亡率低于成体死亡率 6.4.3 CSR三角形
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• CSR三角形
– 低严峻度、低干扰:竞争对策(C-选择) – 低严峻度、高干扰:杂草对策(R-选择) – 高严峻度、低干扰:胁迫-忍耐对策(S-选择)
生
境 干
杂草对策
扰
水 平 竞争对策
胁迫忍耐对策
生境的严峻度
1920Biblioteka 6.5 滞育和休眠生态对策(生活史对策, life history strategy)
– 生物在生存斗争中获得的生存对策(生殖/取食/迁移/ 体型)
2
6.1 能量分配与权衡 (trade-off)
6.1.1 不存在理想的高度适应性生物(达尔文魔鬼) 6.1.2 能量的限制导致必须进行能量的权衡(生长和繁殖)
- 生物必须在不同生活史组分中进行权衡
6生活史对策
环境
生物进化方向
6.3.2 生殖价和生殖效率
所有生物都不得不在分配给当前繁殖 ( Current
reproduction)的能量和分配给存活的能量之间进行权
衡,后者与未来的繁殖(future reproduction)相关联。 生殖价(reproduction value)是该个体马上要生 产的后代数量加上那些预期的其在以后的生命过程中要 生产的后代数量。进化预期使个体传递给下一世代的总 如果未来生命期望低,分配给当前繁殖的能量应该高, 而如果剩下的预期寿命很长,分配给当前繁殖的能量应 该较低。
第三部分:种群生态学
三 、 生 活 史 对 策
• 1、能量分配与权衡 • 2、体型效应 • 3、生殖对策 • 4、滞育和休眠 • 5、迁移 • 6、复杂的生活周期
• 7、衰老
生活史(life history):指生物从出生到死
亡所经历的全部过程。
生活史的关键组分包括身体大小(body size)、生长率(growth rate)、繁殖 (reproduction)和寿命(longevity)。 生态对策(bionomic strategy)或生活史对策 ( life history strategy ):生物在生存斗争中 获得的生存对策,如生殖对策、取食对策、 迁移对策 避敌对策、体型大小对策、r对策和K对策等。
2、体型效应
2.1 体型大小与寿命
体型大小是生物体最明显的表面性状, 是生物的遗传特征,它强烈影响到生物 的生活史对策。
一般来说,物种个体体型大小与其寿 命有很强的正相关关系。
图片:体型效应
体 型 效 应
2.2 体型大小与内禀ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ长率
物种个体体型大小与内禀增长率有很强的负相关关 系。
森林生态学:3_2物种生活史对策
第二是生殖的效率问题,生物选择的对策, 都旨在提高生殖的效率,这一点可从植物 的生殖行为中证实。
➢ 体型效应 ➢ 成体的存活与繁殖 ➢ 现在的繁殖与未来的繁殖 ➢ 后代的数量、大小与亲代抚育 ➢ 休眠(种子库)和迁移
(1)体型效应
物种个体的大小与其寿命有很强的正相关关系。
物种个体大小与内禀增长率r有强的负相关关系。 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。
适应的环境
极端环境 有周期性不利干扰的 环境 相对较稳定的环境
(3)当前繁殖与未来繁殖
▪ 生殖价和生殖效率
x龄个体的生殖价(reproductive value)(RVx)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 以后生命过程中要生产的后代数量(未来繁殖输出)。
特点:如果未来生命期望低, 分配给当前繁殖的能量应该高, 而如果剩下的预期寿命很长, 分配给当前繁殖的能量应该较 低。
两种对策者特征对比:环境特征
比较项目
气候因子
环 境生 特物 点因
子
种内竞争 种间竞争 捕食压力
食物
多样性
r-对策者 多变、不确定 多变,不紧张 多变,不紧张
通常较大 较丰富 贫乏
K-对策者 稳定、较确定
激烈 激烈(紧张) 通常较小
较贫乏 丰富
两种对策者特征对比:生物特征
比较项目
r-对策者
K-对策者
三种生活史样式与三种可能的资源分配方式相一致 R-选择:主要分配给繁殖 C-选择:主要分配给生长 S-选择:主要分配给维持
R-,C-,S-对策植物生活史比较
第二部分-种群生态学-3-生活史对策
大小及对后代的亲代关怀等要素。
– 早熟型和晚熟型
– 生殖的时间节律
– 一次生殖和多次生殖
– 窝卵数/每胎产仔数
– 抚育与无抚育
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• 植物种群的生殖对策:
– 有性繁殖/无性繁殖 – 种子植物的种子数量与大小
• 生殖价 (reproductive value):生物体今后
传递到下一个世代的总后代数量。
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r-对策与K-对策的特征比较
r-选择(机会主义) 气候 死亡 存活 数量 种内种间竞争 多变,不稳定,难以预测 具灾变性,无规律 非密度制约 幼体存活率低 时间上变动大,不稳定 远远低于环境容纳量K 多变,通常不紧张 K-选择(保守主义) 稳定,较确定,可预测 比较有规律 密度制约 幼体存活率高 时间上稳定 通常接近K 经常保持紧张
• 生殖效率:后代质量与投入能量的比值
r
三、K-对策与r-对策 环境与物种进化
不稳定 环境 r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
如何应对
两条道路 遭遇两种环境
?
环境
K
稳定环境 竞争较 为激烈
以r-对策者模式应对
以K-对策者模式应对
r K
r-对策者 K-对策者
• 扩散与迁移
藏羚羊的 季节性迁徙
• 美洲王蝶的迁徙:10 月底至来年3月初, 上亿只美洲王蝶从美 东北部和加南部飞越 4500多公里来到温暖 的墨西哥中部林区越 冬和繁衍。
动物的迁移模式
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思考作业:主要概念
生殖价reproductive value 生活史life history
种群生活史对策讲解
进化异速增长指的是在进化过程中某一部分的生 长速率随着个体整体大小的改变二等比的逐渐改 变。
三、繁殖
1.繁殖方式 有机体生产出与自己相似后代的现象; 营养繁殖:部分生物营养体生长发育成一个
新个体的繁殖方式; 孢子生殖:生殖细胞孢子不经过有性过程而直接发育成新个
二、生长与发育
(1)生长(gowth):生物体质量的增加;生物细 胞数量的增加;
(2)发育(development):生物体的结构和功能 从简单到复杂,从幼体形成一个与亲代相似的个 体的转变过程;
(3)很多生长过程都符合逻辑斯谛方程—“S”型生 长曲线;
异速增长理论
狭义的是指个体躯干各部分以不同的速率生长, 是其中的各个部分随者另一部分或整个躯体的改 变二呈幂函数的速率发生改变,这里指的是个体 异速增长,
体的繁殖方式; 有性生殖:两性细胞核结合形成新个体的繁殖方式; 2. 繁殖意义 增加在现存环境中的扩展性; 对多变环境的适应性; 繁殖速度; 繁殖潜力; 进化速度。
四、扩散
植物的扩散:一般称为繁殖体的传播;可动性,传 播相关因子,地形条件;
动物的扩散:迁出,迁入,迁移; o 外因性迁移:环境变化引起;周期性和非周期性迁
大多数生物的繁殖价值在开始繁殖时较低,随 年龄的增长而升高,然后再随衰老而下降
所有生物都不得不在分配给当前繁殖的能量和分配给存活的能量之间进行 权衡,而后者与未来的繁殖相关联。x龄个体的生殖价是该个体马上要生产的后 代数量,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)。
特点:如果未来生命期望低,分配给当前繁殖的能量应该高,而如果剩下 的预期寿命很长,分配给当前繁殖的能量应该较低。
种群生态学-生活史对策(生态对策)
N2 K1/α12
K2
·
K1 K2/α21 N1 11
21:00:13
3、生态位理论
生态位(niche)是物种在生物群落或生态系统 中的地位和作用。 空间生态位(spatial niche)。 营养生态位(trophic niche). 多维生态位空间
基础生态位(fundamental niche)和实际生态位(realized niche):
4716群落生态学?保存完整的群落很有用?重新恢复荒芜地区的种群?确定大多数重要物种的保存方法确定大多数重要物种的保存方法?遭到干扰后预测出群落怎样能得到恢复遭到干扰后预测出群落怎样能得到恢复?预测对于干扰群落的恢复能力?确定目前需要保护物种的数量和能够在哪儿保存确定目前需要保护物种的数量和能够在哪儿保存22
dN2/dt>0 K2/α21
21:00:13
N1
7
N1取胜, N2灭亡
K1 > K2 /α21,K2< K1/α12 N1取胜,N2被排挤掉
N2 K1/α12 K2
21:00:13
KN1灭亡, N2取胜
K1 < K2 /α21,K2> K1/α12 N2取胜,N1被排挤掉
种内和种间关系
种群的空间结构:不同的检验方法 种群的年龄结构 生命表的编制:计算方法、存活曲线
生态对策r-对策和K对策
种群增长模型:逻辑斯谛增长方程
种群调节的一些基本概念:局域种群、 集合种群、斑块等
21:00:13
高斯假说 Lotka-Volterra模型 生态位理论
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群落生态学
第18章 种群的生活史对策和生殖对策
三、生活史中的滞育和休眠期
生物所面临的两个非生物因素的难题: • 严酷的自然条件:极端的温度、水的不足或过量 及强风; • 自然条件的不可预测性。 生物采取的策略: • 生物的很多适应性都与停育和休眠有关,休眠期 的实质时停止发育,等待有利环境条件的到来; • 生活史中对于不利环境条件特别敏感的发育阶段 (生殖)往往被压缩在较短的有理环境期内进行。
四、生活史中的衰老和死亡
突变累计假说: 生物体的每一个细胞都会受到来自于自然环 境的有害影响,紫外线辐射、有害化学物质和无 氧自由基都能给细胞造成损害并引起细胞突变。 损伤的累积最终会导致存活率随着年龄的增长而 下降----衰老本身并不是进化的产物,而是生物 体暴露于环境所引起的必然结果
四、生活史中的衰老和死亡
五、种群的生殖对策
• r-选择: r选择者是在不稳定的环境中进化的,高 r特征表现为:快速发育、小型成体、数量 多而个体小的后代,高的繁殖能量分配和短 的时代时间(周期); • K-选择: K选择者与r选择者刚好相反,它们在稳 定的环境中进化,高竞争力的表现为:生长 缓慢、大型成体、数量少但体型大的后代、 低繁殖能量分配和长的世代时ory) 生物从出生到死亡所经历的全部过程, 主要包括:
• 身体大小(成年个体的质量和长度) • 变态(从幼体发育到成体要经历几个形态上不同的发育阶 段) • 滞育(生活史中存在的生长发育休止期) • 衰老 • 生殖格局(生殖事件的量值和事件安排)
一、身体大小对生活史的影响
二、生活史中的变态现象
变态是指生物在生长发育的过程中在形态、生理和 生态方面所经历的重大的或者根本的变化。
• 王蝶:其幼虫专门取食马利筋,同时在其上化蛹,成虫羽 化后要长距离迁飞到北美东部直到墨西哥的9个地点,到 达那里的雌蝶开始性成熟并在向北迁飞的途中完成交配。 成虫取食只是为了维持能量储备。 • 某种蝾螈的幼态早熟。
第二部分种群生态学第三章生活史对策
多变,难以预测、不确定 常是灾难性的、无规律、非密度制约 存活曲线C型,幼体存活率低 时间上变动大,不稳定,通常低于环 境容纳量K值。 多变,通常不紧张
发育快;增长力高;提早生育;体型 小;单次生殖 短,通常小于1年 高繁殖力
r选择者和K选择者之间有r-K连续体。
第二部分
种群生态学
第三章 生活史对策
第二部分
种群生态学
第三章 生活史对策
3.3 生殖对策
3.3.4 机遇、平衡和周期性生活史对策 Winemiller & Rose (1992)对鱼类生活史对策的研究表明, 生物在繁殖力、幼体成活率和性成熟年龄之间存在权衡,在这 三维空间中,鱼类的生态对策被划分为三种: ①机遇对策:繁殖力低(繁殖的能量分配高)、幼体成活率 低和性成熟早。 ②平衡对策:繁殖力低、幼体成活率高和性成熟晚,如胎生 或卵胎生鲨鱼。 ③ 周期性对策:繁殖力高、幼体成活率低和性成熟晚,如 中华鲟等。 3.4 滞育和休眠(自学) 如果当前环境苛刻,而未来环境预期会更好,生物可能进入 发育暂时延缓的休眠状态。昆虫的休眠称为滞育。 3.5 迁移(自学) 生物通过迁移到另一地点来躲避当地恶劣的环境。
r-选择者:是在不稳定
的环境中进化的,高繁殖率, 快速发育、小型成体,后代 数量多而个体小,高的繁殖 能量分配和短的世代时间 (周期);
K-选择者:正好相反,
它们在稳定的环境中进 化,高竞争力,生长缓 慢、大型成体,后代数 量少但体型大,低繁殖 能量分配和长的世代时 间。
第二部分
种群生态学
第三章 生活史对策
第二部分
种群生态学
第三章 生活史对策
3.1 能量分配与权衡
(1) 生长与繁殖的权衡:花旗松生长率与繁殖率负相关
大学课程生态学—种群生活史对策课件
右,后细胞衰老死亡。
体外培养细胞的分裂次数通常称
目前一般认为人的自然寿命应为120岁左右
为传代次数,与生物个体的寿命长 短相关,来自长寿个体的细胞在体
常见学说有:
外培养时传代次数多。人的细胞传 代次数一般为40-60次,由此推算出
A. 细胞论:
人的最高寿命应为110岁
人体自然寿命与体外培养细胞的分裂周期呈正相关。
人体细胞自胚胎开始分裂,平均每次分裂周期相当于2.4年。一般人的 细胞可分裂50次以上,因此推测人的自然寿命应该在120岁左右。
B. 成熟期论: 人的寿命与哺乳动物的奉命具有共同规律,哺乳动物的最高寿命为性
成熟的8倍-10倍,人在14-15岁左右性成熟,因此人的自然寿命应为112-150 岁。
C.生长期论 动物中凡生长期长的,寿命也长。一般哺乳动物的奉命是其生长期的
个体大小与寿命:
欧洲鲟鱼:体长达8米,寿命100岁以上 鼠类:旱獭>10年,小家鼠仅1年,黄鼠
3~5年,鼯鼠、花鼠7~8年 大象:60-70岁(饲养可达80岁) 乌龟:可超过150岁
体型效应
关于人类寿命:
(1)观点:生物的最高寿命约为性 成熟期的8~10倍
人类性成熟期为14~15岁,推算则 人类最高自然寿命应112~150岁
年龄
82 81 80 80
79 79 78 78
78
76
76
74
72
71 71.4
70
68
66
日本 中国香港
瑞士 澳大利亚
加拿大 美国 德国 泰国 中国
个体大小作为遗传特征的意义:
(1)特征的生存意义—— 个体大的物种具有更好适应环境的能力,具有很好的种内 (间)竞争力,捕食成功率高等,利于较大个体的存活 (2)特征对种群扩张的意义—— 个体小物种寿命短、世代更新快,各世代双亲结合率高,异 质性后代增多,生态幅增宽,进化速度加快
生态学原理与进展:6 种群生活史对策
生殖价和生殖效率
• 能量分配权衡:当前繁殖与未来繁殖 • 生殖价 (reproductive value):当前繁殖输
出+未来繁殖输出 • 不同环境的生活史对策 • 生殖效率:后代质量/投入能量
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6.4 生境分类
6.4.1 不同繁殖付出生境的物种
– 高-CR生境物种:推迟繁殖后代 – 低-CR生境物种:提前繁殖后代 6.4.2 “两面下注”理论 – 多次生殖:成体死亡率与幼体死亡率相比较
6.2.3 适应意义
– 体型大、寿命长→ 调节功能强→竞争能力强 – 体型小、寿命短→ 遗传变异大→生态幅广
5
体型大小与内禀增长率的关系
6
体 型 效 应
7
8
6.3 生殖对策
6.3.1 r-选择和K-选择 6.3.2 生殖价和生殖效率
9
6.3.1 r-选择和K-选择
• Lack对鸟类的研究
– 幼鸟存活数:产卵数和亲体关怀能力关 系(两种进化对策)
– r-选择:死亡率高,但r高能使种群迅速恢复,高 扩散能力使其迅速离开不利环境,有利于建立新 的种群和形成新的物种
– K-选择:竞争能力强、数量稳定、大量死亡或导 致生境退化的可能性小;由于r低,种群数量下降 后恢复困难
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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
宜环境也不进行生长发育
6.5.3 潜生现象(隐生现象, cryptobiosis)、蛰伏 (torper)、冬眠 (hibernation)、夏眠 (aestivation)
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6.6 迁移
6.6.1迁徙(migration) 6.6.2 扩散(dispersal) 6.6.3 迁移的模式
生活史对策种群生态学
6.3.3 生境分类与植Байду номын сангаас的生活史对策
除了r-K二分法的生态对策外,Grime(1977,1979)对植物 生境进行了四分,提出了植物生活史对策的三分法--CSR三角 形。影响植物选择压力最大的是生境的干扰强度和严峻度(胁 迫度),以此为坐标轴,可划分为四种生境类型:
干扰强度
②高干扰、低严峻度
10/24
6.3.1 r-选择 和 K-选择
Lack(1954)指出,动物在进化过程中面临着 两种相反的可供选择的进化对策。MacArthur & Wilson (1967)把这两种进化对策定义为r对策者 和K对策者。Pianka (1970)提出了r选择和K选择 理论,指出:r选择者是在不稳定的环境中进化的, 高r的特征表现为:快速发育、小型成体、数量多
育;体型小;单次生殖
迟生育;体型大;多次生
殖
短,通常小于1年
长,通常大于1年
高繁殖力
高存活力
r选择者和K选择者之间有r-K连续体。
6.3.2 生殖价和生殖效率
生殖价随年龄、环境而变化。
天蓝绣球
14/24
生殖效率:
稳定环境中产少量高质量后代,不稳定环境 中产大量小型后代。
生殖次数:
“两面下注”理论:如果成体死亡率低而幼体死 亡率高,则保卫成体赌注,选择多次生殖对策, 相反则单次生殖,一次性繁殖大量后代。
花旗松Pseudotsuga menziesii
不繁殖的雌鼠妇比繁殖的生长能高三倍。 (2)繁殖与生存的权衡:产奶雌马鹿死亡率明显高 于不育雌马鹿(图6-2)。
5/24
第二部分 种群生态学
4 种群及其基本特征
5 种群种及其变异与进化
第六章 生活史对策-2
生物个体的生殖价是其即将生产的后代数
(当前繁殖输出),加上预期生产的后代 数(未来繁殖输出)。 生物通过提高后代的质量与投入能量的比 值来提高生殖效率(后代质量/投入能量 )。
当前繁殖与未来繁殖
特点:如果未来生 命期望低,分配给 当前繁殖的能量应 该高,而如果剩下 的预期寿命很长, 分配给当前繁殖的 能量应该较低。
多变,通常不紧张 发育快;增长力高;提早 生育;体型小;单次生殖 经常保持紧张 发育缓慢;竞争力高; 延迟生育;体型大;多 次生殖
寿命
最终结果
短,通常小于1年
高繁殖力
长,通常大于1年
高存活力
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 生 物 因 子 种间竞争 捕食压力 食物 多样性
r-选择者和r-对策
㈠ 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。种群内的个体采用的对策为:
较多的能量用于
r-对策
生殖 生长 代谢 竞争力
较少的能量用于
㈡ r-选择者
MacArthur & Wilson (1967)推进了Lack的思想,将 生物按栖息环境和进化对策分为r-对策者和K-对策 者。 Pianka (1970)提出了r-选择和K-选择理论,指出: r选择者是在不稳定的环境中进化的,因而使种群增 长率r最大。 •高r-选择种类的特征表现为:快速发育、小型成体、 数量多而个体小的后代,高的繁殖能量分配和短的世 代时间(周期); K-选择者正好相反,它们在稳定的环境中进化,因 而适应竞争。 •高竞争力的特征表现为:生长缓慢、大型成体、数量 少但体型大的后代、低繁殖能量分配和长的世代时间。
生态学-5-生活史对策
3.生殖对策
3.2 r-选择和K-选择 MacArthur & Wilson (1967)把这两种进化对策 定义为r对策者和K对策者。Pianka (1970)提出了 r/K选择理论: r选择者是在不稳定的环境中进化的,高r的特征表 现为: 快速发育、小型成体、数量多而个体小的后 代,高的繁殖能量分配和短的世代时间; K选择者在稳定的环境中进化,高竞争力的特征表 现为: 生长缓慢、大型成体、数量少但体型大的后 代、低繁殖能量分配和长的世代时间。
3.生殖对策
3.2.1 r-选择特点: 在气候不稳定,难以预测多变的 环境中,生物密度很低,基本没有竞争,种群经常 处于增长状态,是高增殖率的,称为r选择,这类 适应对策称为r对策,采用这类适应对策的生物称 为r对策者。 r对策生物通常寿命短,发育快,一般不足一年, 生殖率高,但后代存活率低。 r对策种群善于利用小的和暂时的生境,种群的死 亡率主要是由环境变化引起的,而与种群密度无关。 对r对策种群来说,环境资源常常是无限的,它们 善于在缺乏竞争的场合下,开拓和利用资源。 r对策种群有较强的迁移和散布能力,很容易在新
r选择者和K选择者之间有r-K连续体
3.生殖对策
3.2.3 生殖价和生殖效率 生殖价(reproductive value):是x龄个体马上要生产的 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)。 特点: 如果未来生命期望低,分配给当前繁殖的能量应该高,而 如果剩下的预期寿命很长,分配给当前繁殖的能量应该较 低。 个体生殖价必然会在出生后升高,并随年龄老化降低。 生殖效率: 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的。稳定环境中产少量高质 量后代,不稳定环境中产大量小型后代。
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生态对策:生物朝不同方向进化的“对策”。
• r对策(选择):个体小、寿命短、存活率低、增殖率
( r )高、具有较大的扩散能力、适应于多种栖息环境、
种群数量常出现大起大落的突发性波动。
• K对策(选择):个体较大、寿命长、存活率高、适应 于稳定的栖息环境,不具有较大扩散能力,但具有较强 的竞争能力,种群密度较稳定,常保持在K水平。
3)r 选择和K 选择的特征比较
K-对策者以提高竞争能力,是以“质”取胜, 是稳定环境的维护者,称为保守主义者 (conservatism); 则r-对策者以提高增殖能力和扩散能力,以 “量”取胜。所以有的学者将r-对策者称为 “机会主义者”(opportunists)。r-对策者 的高死亡率,广运动性和连续地面临新局面, 可能使其成为物种形成的丰富的源泉。
The theory of r- and K- selection
• r-selected species are commonly found at low population densities, where growth is exponential. • K-selected species face intense intraspecific competition for scarce resources.
• 极端对策(extreme strategy)
指在严重压迫和干扰下,不能发育(产生种子)的对策。
7、波动与稳定
K-策略者曲线与虚线 有两个焦点(X和S) r-策略者趋向只有一个 平衡点(S’)
环境与物种进化
r
不稳定 环境 r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
殖能量分配和短的世代周期。
典型的r对策种类一般为一年生植物、小型动物如鼠、兔和昆 虫等。白桦、山杨等树种虽为高大乔木,但种子小,数量大, 易飞散传播,具有典型的r对策特征。
2)K-选择
• K-选择:有利于竞争能力增加的选择称为K-选 择。 K-选择的物种称为K-策略者
• 特征:慢速发育,大型成体,数量少但体型大 的后代,低繁殖能量分配和长的世代周期。 • 典型的K对策种类有大象、虎、大熊猫、鲸等 大型哺乳动物,以及红松等树木。
如何应对
K
两条道路 遭遇两种环境
?
稳定环境 竞争较 为激烈
以r-对策者模式应对
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
环境
生物进化方向
大型和小型小天蓝绣球(Phlox drummondi) 生殖价随年龄的变化
6、生境分类 Grime的 植物生活史对策的分类——Grime的 CSR三角形
Grime(1979)认为有四种类型: • 竞争对策(competitive strategy)
有利的环境中,常成为群落中的优势种,不利条件下,可通过营养器官的调 节来适应生境的变化。
2、生活史对策的类型
1)能量分配与权衡 2)体型效应:物种个体体型大小与其寿命 有很强的正相关关系,并与内禀增长率 有同样强的负相关关系。
3、 繁殖策略
1)r-选择 r-选择:有利于内禀增长率的选择称为r-选择。他们的种群密 度很不稳定,很少达到K值,大部分时间保持在逻辑斯谛曲线 的上升段,为高增长率的。属于r-选择的生物称为r-对策者。 特征:快速发育,小型成体,数量多而个体小的后代,高的繁
为r-K连续对策系统。
4、R-、C-和S-选择的生活史式样
干扰型 ruderal(R):在资源丰富的临时生境中的选择。 竞争型competition (C):在资源丰富的可预测的生境 中的选择。 胁迫忍耐型 stress (S):在资源胁迫的生境中选择。
C-、S-和R-选择物种的特征比较
C-、S-和R-选择物种的特征比较
5、生殖价和生殖效率
x龄个体的生殖价(reproductive value)(RVx)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)。
特点:
• 如果未来生命期望低,分配给当前繁殖的能量应该高,而 如果剩下的预期寿命很长,分配给当前繁殖的能量应该较低。 • 个体的生殖价必然会在出生后升高,并随年龄老化降低。 生殖效率也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 率的目的的。
4)r-K连续对策系统
生物适应环境会朝着两种不同的进化方向-r选择和K 选择发展。这种选择的结果,使一部分特征与r-选择结 合,使另一部分特征为K-选择结合,从而形成两种不同 的生活史策略类型,即r-对策和K-对策。在r-对策和 K-对策之间,中间有很多过渡的类型,有的更接近r-
对策,有的更接近K-对策,这是一个连续的谱系,称
• 耐逆境对策(stress-tolerant strategy)
多属于寿命长,生长慢,营养物质循环慢,开花既不繁多又不规则的常绿植物。
• 杂草对策(ruderal strategy)
以短的寿命,高的相对生长率,高的种子产量为特征。在资源匮乏时,能 压缩营养部分的分配,增加生殖部分的分配,保证大量种子的产生。
1.在大分类单位间比较:昆虫为 r 对策者(生物),脊 椎动物为K对策者(生物);
2.在分类单位之内比较:如鸟类中的山雀、虎皮鹦鹉为
r对策者(生物),鹰、鹫、信天翁为 K对策者(生 物);蚜虫成虫中无翅的属于 r对策,有翅的属于 K 对策;在植物中,一年生植物如农田杂草、先锋草 种等属于r对策,大多数森林树种属于K对策。