第四章 生物种群关系

1.种间竞争
K2 N2＝K2
K1/α
dN1/dt=0
dN2/dt=0
K1
K2 /
K1 <K2 / ，K2> K1 /α： N2取胜，N1 灭亡
由于在K2，K2 / ， K1， K1 /α这块面积内，种 群1已经超过最大容纳量而不能增长，而种群2仍 能继续增长， N2取胜， N1被排挤掉。
第四章 生物种群关系
• 第一节 种内关系
• 第二节 种间关系
• 第三节 生态位理论
第一节 种内关系
同种生物的个体或类群之间的关系
—同种生物个体间相互协调、互惠互利的一系列
行为特征 种内斗争
种内互助
—同种生物之间因为食物、栖所、配偶等生活矛
盾而发生的斗争现象
1.密度效应
• 密度效应在一定时间内，当种群的个体数目增加
2.化感作用
—化感作用的物质（克生物质） •化感作用的物质包括乙烯、香精油、酚及其衍
生物，不饱和内脂、生物碱、配糖体等
—化感作用的生态学意义 •对农林业生产的影响：歇地现象 •影响植物群落的种类组成 •植物群落演替的重要内在因素
2.化感作用 举例
• H．B．Bode(1958)阐明了黑核桃树下几乎没 有草本植物的原因。他认为该树种的树皮和 果实含有氢化核桃酮(1-4-5—三羟基萘)， 当这种物质被雨水冲洗到土中，即被氧化成 核桃酮，并抑制其他植物的生长
•直接对抗
领域性 (territoriality)
领域：指由个体、家庭或其他社群单位所占据 的，并积极保卫不让同种其他成员侵入的空间
3.隔离与领域性
领域行为：鸣叫、气味标志、威胁、直接进攻
入侵者
•鸟类的领域性非常强，尤其是在繁殖季节，几乎 每只雄鸟都要占有一定的领域，确立自己的地盘。
如有其它鸟类偶尔进入它的地盘，雄鸟先是警告、
▪ 制订栽培方式和耕作制度时，避免或减少克生
效应
2.化感作用
核桃的叶子和根分泌一种毒素——胡桃酪，对 方圆16m内的苹果、茶叶等木本植物和番茄、马 铃薯、紫花苗藉等草本植物产生毒害作用，甚至 使之无法生长 柑桔与花椒不能混栽，否则柑桔生长受抑制 葡萄沟方圆几里之内不能种植小叶榆树，否则 将导致葡萄大量死亡
鸟类领域面
积与体重、
食性的关系
3.隔离与领域性
领域的主要特征有三点：
领域是一个固定的区域，且大小可调整；
领域受积极保护；
领域的使用是排他性的。
意义
领域使动物可以得到充足的食物，减少对生殖 活动的外来干扰，使安全更有保障
第二节 种间关系
—种间关系
指两个或多个不同物种在共同的时间和 空间环境中生活，由于不同物种相互成为 环境因子，形成了不同物种之间的相互作 用
种间关系
种间关系
种间关系类型 中性作用 正相互作用 •共生 负相互作用 •种间竞争
•化感作用 •寄生
•捕食作用
1.种间竞争
—概念
•两种或多种生物因利用共同资源而产生的使其受 到不良影响的相互关系称为种间竞争
—竞争结果
•一方获胜，另一方被抑制或消灭
1.种间竞争
—竞争的类型和特征
2.化感作用
▪利用植物化感作用防治果园杂草
•有些植物所释放的化感物质具有类似除草剂的特 征和作用，且有很强的选择性和高效性 据报道，已发现100多种植物具有化感潜势。利 用其克生效应防治杂草，不但可减少农业投入，节 约成本，而且不会污染环境 如樱桃树下的杂草可被抑制，出现无草区
2.化感作用
—社会等级的意义：优胜劣汰
•在资源和配偶优先占有方面，存在着竞争，也就 有差异和排位，称为优势等级
2.群居与社会性
•优势等级的个体能得到较好的营养和交配的机会， 把优质的基因传递给后代，而且在社群中它保护了 较年轻的和较弱小的个体的生长发育，所以对种群 是有利的 •等级较低的个体总是伺机向更高级的个体提出挑 战,来提高自己的排位,它的成功，无疑也是种群的 成功
2.群居与社会性
社会等级 (social hierarchy)
—社会等级现象：动物种群中个体的地位具有一
定顺序的现象，但社会组织的复杂程度并不一样
•迁徒中的鸟类,一起飞行,一起栖息,一起觅食, 一群大雁中还有头雁带领 •鹿科动物在繁殖期的集群,甚至还在争夺配偶时, 形成配偶场,雄性动物之间,在此一决雌雄,争夺配 偶，胜利者带着大批雌鹿去交配繁殖
1.种间竞争
K1/α
dN1/dt=0 E dN2/dt=0
K2
K1
K2 /
l K1 <K2 / ，K2< K1 /α:稳定共存 l在三角形K1 E K2 / 中，种群1不能增长，种群2继续 增长， 三角形K2EK1 /α中，种群2不能增长，种群1继 续增长。N2和N1出现稳定的平衡点。
1.种间竞争
—Lotka-Volterra模型
•当两个种混交时，只有当每一个种对自己种群 增长的抑制超过对另一个种群增长的抑制时， 才会形成稳定的关系。
式中：α是种2的一个个体对种1的阻碍系数（竞争系数） β是种1的一个个体对种2的阻碍系数
1.种间竞争
—种间竞争结果
•①K1>K2/β，K1/α> K2，物种2被排斥，物种1取胜 •②K1<K2/β，K1/α<K2，物种1被排斥，物种2取胜 •③K1>K2/β，K1/α<K2，不稳定的平衡点，两种可 能获胜 •④K1<K2/β，K1/α>K2， 稳定的平衡点，两种共 存
2.群居与社会性
—社会等级的形成：支配行为
•分工最为深入的当属多种蜂和蚁.蜜蜂中的蜂王、 雄蜂、工蜂，蚁群中的蚁后、雄蚁、工蚁、兵蚁， 由于分工而发生形态构造、生理机能、行为的变化。 它们各司其职，减少了社群成员间的竞争，提高了 群体对环境的适应能力
2.群居与社会性
•哺乳动物及一些鸟类中，雄性个体或雄性首领常起 着领头的作用，保护雌性个体、幼仔的作用。雌性 个体常主要负担着哺育幼仔的工作，而且在一些动 物中，幼仔不仅受母亲的哺育，还有其他雌性个体 的哺育
▪利用植物化感作用控制果树病虫害
•某些果树含有一种或多种对动物和昆虫有震慑作 用的化感物质，可使食草动物、昆虫产生厌食、 拒食，具有毒杀和干扰激素等作用 目前许多以植物为药源或模拟植物中的天然成分 合成的杀虫、杀菌剂，不但能有效地防治病虫害， 而且低毒、低残留，已在生产中广泛应用
恐吓，随后就是一场激烈的格斗，直至有一方退 让为止
3.隔离与领域性
•动物的领域范围的大小不同，如鹰、鹫、雕等
猛禽占有几百万平方米，雷鸟则可独占几万平方
米，一些雀形目小鸟的巢区只有几百平方米 •临时繁殖领域，雄性动物拼命防御交配场地，以 免同类雄性的干扰
—“丛林之王”老虎平时雌雄各霸一方，只是在
繁殖季节才住在一起。雄虎誓死捍卫繁殖地，一 旦发现其它雄虎侵入，必将拼个你死我活
2.化感作用
—化感机理
• 某种植物的化感物质从存在部位释放出来后，利 用自身选择性和专一性作用于受体，影响受体的 吸收、合成、光合等功能，对受体产生抑制效应， 从而抑制植物生长和发育。 抑制植物对养分的吸收，左右光合作用和呼吸代 谢，抑制细胞分裂和伸长 抑制植物激素形成及种子萌发所需关键酶类的作 用，影响蛋白质的合成，改变细胞膜透性
2.群居与社会性
社会等级形成的生物学意义
•①社会等级的形成使种群内环境比较稳定，非争 斗性获得有限资源，从而大大减少了个体间因格 斗而产生的能量消耗 •②社会等级的形成使优势个体在多方面具有优先 权，有利于物种的保存、延续及种群数量的调节
3.隔离与领域性
隔离
引起隔离的原因 •个体之间竞争缺乏的资源
•种间竞争的类型 利用性竞争：通过损耗资源
干扰性竞争：竞争个体间直接相互作用
•种间竞争的特征 不对称性 对不同资源竞争的结果相互影响
1.种间竞争
—高斯假说(竞争排斥原理)
•在一个稳定的环境内，两个以上受资源限制的、
但具有相同资源利用方式的物种，不能长期共存在
一起最后要导致一个种占优势，一个种被淘汰，也
结果使较少量的较大个体存活下来，这一过程叫自
疏（shlf-thinning）。
②-3/2自疏法则
•自疏导致密度与个体大小之间的关系在双对数 作图时，具有－3／2斜率，被称为-3/2法则。 该法则可用下式表示
W Cd
3 / 2
W植物个体平均重量，d为密度
Self-thinning in the rye grass
大麦和燕麦竞争试验结果
1.种间竞争
大麦和燕麦竞争试验输入-输出图
1.种间竞争
两种植物竞ຫໍສະໝຸດ Baidu结果图
1.种间竞争
两种植物竞争结果图
2.化感作用
—概念
• 植物的化感作用就是一种植物通过向体外分泌
代谢过程中的化学物质，对其他植物产生直接
或间接的影响。这种作用是种间关系的一部分，
是生存竞争的一种特殊形式，种内关系也有此 现象
称之为竞争排斥原理
• 大草履 虫和双 核小草 履虫
• 双小核 草履虫 和袋状 草履虫
Growth curves for Paramecium aurelia and P. caudatumin separate and mixed cultures
高 斯 假 说
29
1.种间竞争
•这两种草履虫之间没有分泌有害物质，主要是一 种增长快，另一种增长慢，由于共同竞争食物而排 挤掉其中一种
1.种间竞争
K2 dN2/dt=0
K1/α
E dN1/dt=0
K2 /
K1
K1 >K2 / ，K2> K1 /α:不稳定共存
l在三角形K1 E K2 / 中，种群2不能增长，种群1 继续增长， 三角形K2EK1 /α中，种群1不能增长， 种群2继续增长。N2和N1出现不稳定的平衡点。
1.种间竞争
•高斯取大草履虫与袋状草覆虫（P。bursalis）为 实验材料进行实验，获得了两种同时共存的结局。 这两个种群虽然竞争同一种食物，但袋状草履虫在 底层摄取细菌，而大草履虫则摄取悬浮于溶液中的 革履虫。因此，它们各占有空间的不同部位
星杆藻(Asterionella)和针秆藻(Yynedra)
Resource partitioning
密度如何，最后产量差不多总是一样的
Y W d Ki
Y单位面积产量，W植物个体 平均重量，d为密度，Ki常数
①最后产量恒定法则
原因：
•一定环境下的资源承载力是一定的；密度增 加时，竞争加强，生长率下降，个体变小， 构件减少
密度效应
7
②-3/2自疏法则
自疏现象 •在植物播种密度增加而导致的一些植株死亡现象 •同样年龄大小的固着生活生物中,竞争个体不能通 过运动逃避竞争，因此竞争中失败者死去,这种竞争
时，就必定会出现邻接个体之间的相互影响。
• 种群的密度效应是由出生率和死亡率、迁入和迁 出的相互作用决定的。
①最后产量恒定法则
邻接效应： •当种群密度增加时，在邻接的个体间出现的相互 影响，邻接效应最明显的表现是对形态、产量、死 亡率的影响 最后产量衡值法则：
•在一定范围内，当条件相同时，不管一个种群的
• Resource partitioning is demonstrated by the feeding habits of five species of North American warblers. Each of these insect-eating species searches for food in different regions of spruce trees.
(a) N1取胜， N2灭亡 (b) N2取胜， N1灭亡 (c) 不稳定共 存（两种都有可能取胜） (d)稳定的平衡（两种共存）
1.种间竞争
K1 /α dN1/dt=0
K2
dN2/dt=0
N1=K1
K2 / K1
K1 > K2 / ，K2< K1 /α： N1取胜, N2灭亡 在K2，K2 / ， K1 /α， K1 这块面积内，种群2已经超 过最大容纳量而不能增长，而种群1仍能继续增长，N1取 胜，N2被排挤掉
2.化感作用 举例
• 银胶菊原产于墨西哥，是一种产橡胶的草本植
物，它群生时，不但本身不好，而且对周围植
物产生很大的影响，这是因为银胶钓植物根系
分泌出反肉桂酸，抑制自身及其他植物生长
2.化感作用
—生产上的应用 ▪利用植物化感作用的相生效应合理间作，进行
有益的植物组合
北京农林科学院果树所在前茬为板栗苗的地上培 育油松长得特别好。据报道，桃园间作小麦可减 少线虫危害。