07. 第六章 森林生物种群

第七章森林生物种群

这一章主要讲种群生态

第一节种群的一般特征

一、有关种群的一些概念

1．种群的定义

种群可以定义为占有一定空间和一定时间的同一物种的一群个体合。种群的基本构成成分是具有潜在的互配能力的个体。

物种可被看成是最大的种群单位，一个种群中的个体通常只有和同一种群的个体交配，但是动物偶尔也与远远离开它的繁殖种群，植物的一粒花粉也可以被风吹得很远或者被动物携带到很远的地方。在这种情况下不同种群的个体之间便可能发生基因交流，通常是在同一种群内，因为在不同种群间存在着基因交流的障碍，如空间隔离，生态隔离，时间隔离和行为隔离等。

种群虽然由个体组成的，但它却具有许多个体所不具备的特性，种群的基本特征是种群密度、影响种群取密度的四个重要参数是：出生率、死亡率、迁入率和迁出率。

2．竞争

竞争是指相互分离的个体通过环境的作用而相互影响，竞争的概念是：生物间在环境空间不充分时，为争夺食物和其他生活资源所发生的相互关系。竞争的特点是一些植物个体对另一些个体产生影响，竞争是生物相互关系中一种十分普遍的现象，人们对此都有比较定量的描述。

（1）环境营养条件不受限制

dN/dt= r，其中如果r是个常数，积分得：

N= /N o e rt；其中r≠0，若t→∞时，N（t）→∞无平衡点。

（2）环境营养条件有限

dN/dt = r，其中如果r是个变数，设r = a-bN 积分得：

dN/dt = aN - b N2。令K= a/b，整理得：

= aN（1- b/aN）= aN（1-N/K）= aN（K-N）/ K

这就是Logistic 方程，（K-N）/ K为环境阻力。方程有二个平衡点，一是0，另一个是K。

- b N2 b N2r，其中如果r是个变数，设r = a-bN 积分得：

N（t）= /N（0）e rt；其中r≠0，若t→∞时，N（t）→∞无平衡点。

3．生态位

生态位（niche）是指物种在群落中所发挥的作用和在各种生存条件的环境梯度上所处的位置。生态位不同于生境，生境可理解为物种生活的场所，而生态位是指物种在这个场所里面做什么，起什么作用？

（1）基本生态位（潜在生态位）：当没有其它种的竞争时，一个种的最大生态位，实际上这很难测定；

（2）现实生态位：群落中由于种间的相互竞争，某一种所占据的已经减少了的生态位，可测定；

（3）生态位宽度：一个物种在环境梯度上所能忍耐的范围；

（4）生态位重叠：两种占据相似的环境空间。

4．竞争排除法则（Competitive exclusive principle）

群落中如果二个种占据了完全相同的生态位，二者则不能长久共存。也称为高斯（Gaus）竞争排除原理。用数学模型表示如下：

dN1/ N1dt = a1 N1（K1 ­N1 ­m2）/K1

dN2/ N2dt = a2 N2（K2 ­N2 ­m1）/K2

其中：m2是占据第一种生物位置的第二种生物的数量；m1是占据第二种生物位置的第一种生物的数量。初看起来，m2 = N2；m1 = N1，然而，一般说来不是这样的，因为两种以相同的方式利用环境资源，所以：m2 = αN2；m1 = βN1，α和β都是常数，α，β表示一种生物对另种生物的影响程度，如果二种没有影响，各自独占生态位，则α= β=1，这里有：

dN1/ N1dt = a1 N1（K1 ­N1 ­αN2）/K1

dN2/ N2dt = a2 N2（K2 ­N2 ­βN1）/K2

如果生物1和2非常相似，而生活环境所能维持的生物1的数目比生物2的数量更多，则生物2最终将灭绝。

当种群平衡时，dN1/ N1dt =0和dN2/ N2dt =0，所以，K1 =N1 +αN2；K2 = N2 +βN1；

N1=K1 ­αN2；N2 = K2 ­βN1，所以：

dN1/ d N2 = a1 N1 K2（K1 ­N1 ­αN2）/ a2 N2 K1（K2 ­N2 ­βN1）

K1 -N1 -αN2 =0；或者K2 - N2 -βN1=0，如果

N1=0，N2= K1 /α；或者N2 = K2 ，则种群2胜；如果

N2=0，N1= K2/β；或者N1 = K1 ，则种群1胜；如果

5．他感作用

一种植物所产生的化学有毒物质进入环境，被另一植物所吸收，从而对另一植物产生有害作用，成为他感作用（allelopathy）。

二、种群的一般特征

1．种群特定年龄生命表

死亡率是影响种群大小的一个主要因素，但死亡率的反面就是存活率。对于种群来说，存活的可能性比死亡更有意义，所以，种群的死亡情况便常常用存活数和寿命期望（life expectancy）来表达，寿命期望是指种群中的个体平均还能活多长时间。

生命表能最清楚最系统地展示种群死亡和存活情况的一览表，因此，他是生态学家研究种群动态的有力工具。生命表由许多纵列构成，每一纵列都纪录着种群死亡和存活情况的一个统计数据，横行则表示年龄分级，从低到高龄级自上而下排列。生命表的纪录一般是从1000个同时出生或同时孵化的的同龄个体开始的，但也并不全是如此。下面是北极鹅生命表：

表7-2 北极鹅生命表

Lx：存活到第x年的比例：Qx：x---x+1年的死亡率；Dx：在x --- x+1年的死亡数；Ex：第x 年有机体的平均寿命。

Nx+1= Nx-Dx

Qx=Dx/Nx

Lx=Nx/No

如上例：N3=N2-D2=34-14=20

Q2= D2/N2=14/34=0.412

L5=N5/No=11/142=0.011

为了计算寿命期望Ex, 尚需进一步计算:

首先,必须算出每一年龄间隔的平均存活数,这个数叫生命表年龄结构(Ex)

Ex: x--- x+1年的平均存活数:

Ex= (Nx + N x+1)/2, E1=(N1+N2)/2= (62+34)/2=48

然后, 将Ex从最后往前加和(单位:个数x时间单位)

Tx= Σx∞Ex, 如:

T4=E4+E5+E6+E7+E8+E9=29.25(个一年)

最后, 用Nx去除Tx, 便得平均寿命期望: Ex=Tx/Nx

如, E5= T5/N5= 16/11=1.45年

对于上表, 通过计算可得下表:

表示，如1000个个体，将Nx（或者Lx）对年龄作图便可得存活曲线，如下面是美国1972年人口存活曲线。

N