hjh种群生态学4种间竞争

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5 生态位理论
n－维生态位（超体积生态位）
(Hutchinson ， 1957）
影响有机体的环境变量 猎
（或资源）作为一系列
物 大
维，多维变量便是n-维 小
空间，生态位是位于n维
资源中的超体积。
猎
物
大
小
温度 温度 取食高度
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温度
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距 离 地 面 高 度 m
猎物体长
第七章 种内、种间关系
林学院 侯继华
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§ 4 种群的生活史对策
• 生活史及生活史对策定义 • 能量的均衡（trade-off） • 生活史对策的类型※
✓ r-对策与K-对策 ✓ R-、C-和S-选择的生活史模式
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三 生活史对策的主要类型 ※
r－对策和K－对策 （MacArthur, 1962） C－ 、S－、R－对策 （Grime, 1979）
制效应大于物种1每个个体
➢ α <1：对N1种群，物种2每个个体的竞争抑
2021/3/7 制效应小于物种1每个个体
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Lotka-Volterra方程分析 ——种群平衡状态
N1种群的平衡状态
dN1/dt=r1N1（K1-N1-αN2）/K1
物种 1种群增长停止： dN1/dt=0
k1-N1-αN2 =0 N1=K1 , N2=0 N2=K1/α , N1=0
e.g. 动物领域性
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他感作用
藤壶的种间竞争 Connell，1197 61
似然竞争 (apparent competition )
一个种群个体数量的增加
将会导致捕食者种群个体
数量增加，从而加重了对 另一物种的捕食（妨碍）
+
作用，反之亦然。由于通
+ -
-
过共同捕食者而相互影响，
两个物种可都不受资源短
Yoda’s –3/2自疏法则 (Yoda’s –3/2 law） 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，称 ～。
w =c×d-3/2
log w =(- 3/2) logd +logc
w：个体平均重量 c：常数
d：密度
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狮子捕食斑马 牛吃草
N1零增长线
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N2种群平衡状态
dN2/dt=r2N2（K2-N2-βN1）/K2
物种 2种群增长停止：
dN2/dt=0
k2-N2 -βN1 =0
N1=K2/ β , N2=0 N2=K2 , N1=0
N2平衡线
线下种群增长 线上种群减少
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竞争的结局
灰蓝呐莺的觅食生态位
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1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来实现功 能的一种设计方式。
传统机械按键结构层图：
按键
PCBA
开关键
传统机械按键设计要点：
1.合理的选择按键的类型，尽量选择 平头类的按键，以防按键下陷。
2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议 留0.05~0.1mm，以防按键死键。
物种1取胜
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物种2 取胜
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星杆藻
针杆藻
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结果：针杆藻获胜，星杆藻灭绝
（Tilman等，1981） 26
竞争的研究实例
草 履 虫 的 种 间 竞 争
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不稳定平衡
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稳定平衡
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赤拟谷盗和杂拟谷盗在不同环境条件下的竞争
环境条件
高温潮湿（34℃，70％） 高温干燥（34℃，30％） 中温潮湿（29℃，70％） 中温干燥（29℃，30％） 低温潮湿（24℃，70％） 低温干燥（24℃，30％）
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5 生态位理论
① 生态位（niche）的概念 ② 生态位的重叠与分化
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5 生态位理论
① 生态位（niche）的概念
空间生态位（Grinnell，1917） 一个物种所占有的微环境。
营养生态位 (Elton，1927) 物种在生物群落或生态系统中的地位 与功能作用。
物种1或2胜利
物种1，2 的种 内竞争强，种 间竞争小
物种1和2共存
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1／K1是物种1种内竞争强度，1／K2是物种2种 内竞争强度。同理，β/K2值可视为物种1（对 物种2）的种间竞争强度；α／K1是物种2（对 物种1）的种间竞争强度。
竞争的结局--种间竞争和种内竞争的相对大小
某物种种间竞争强度大，种内竞争强度小， 则该物种将取胜；
模型的基础是逻辑斯蒂模型 种群1 的单独增长 dN1/dt=r1N1(K1 – N1)/K1
由于物种N2的加入，N1对 资源的利用进一步受到限制
(K1 – N1 –
根据N1和N2对资源消耗强度 计算αN2
N2)
dN1/dt=r1N1 (K1 – N1 – αN2 ) /K1
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K-对策者
通常是长大寿命的， 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。
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种内、种间关系
1 密度效应 2 竞争 3 他感作用 4 捕食作用 5 寄生 6 共生
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1 最后产量恒值法则
（Law of contant final yield）
若某物种种间竞争强度小，种内竞争强度大， 则该物种将失败。
假如种间竞争比种内竞争强烈，那就不可能 有稳定的共存；
假如种内竞争比种间竞争强烈，就可能有两
2021/3/7 物种共存的稳定平衡点。
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面粉中加一个细的玻璃管
（a）容器只放面粉；（b）容器内加放细玻璃管
两种面粉甲虫竞争时的种群动态
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Lotka-Volterra模型
dN1/dt=r1N1（K1-N1-αN2）/K1 dN2/dt=r2N2（K2-N2-βN1）/K2
其中：
a 是物种 2 的竞争系数，表示每个N2个体对 β 是➢➢NN12物α制 α种种=>效种11群群:：应对1所所对与的N产产N1物竞种1生生种种争群的群的1，系每竞，竞物数个物争争种，个种抑抑2体表2每制制每的示个效效个影每个应应个响个体；体；相的N的等1竞个竞争体争抑对抑
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r-对策与K-对策物种的某些相关特征
气候 死亡
存活 数量
种内种间竞争 选择倾向
寿命 最终结果
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r-对策(机会主义) 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 1 发育快 2 增长率高 3 提早生育 4 体型小 5 一次繁殖 短，通常小于一年 高繁殖力(扩散力)
• 最后产量恒值法则：
不管初始播种的密度如何，在一定范围内，当条 件相同，植物的最后产量差不多总是一样的。
c= w ×d= Ki
w =Ki×d-1
log w =(-1)logd+logKi
c：单位面积产量 w ：个体平均重量
d：密度
Ki ：是一个常数
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－3/2自疏法则 (Yoda’s -3/2 law)
瓢虫捕食蚜虫 菟丝子寄生在大豆上
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§ 2 种间关系
种间关系是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 之间成为环境因子，故形成了不同物种之 间的相互作用。
主要研究方向
两个或多个在种群动态上的相互影响 物种在进化上的相互作用：协同进化
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定位
严格地区分，种间关系应该是群落 生态学范围
K-对策(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
1 发育缓慢 3 延迟生育 5 多次繁殖
2 竞争力高 4 体型大
长，通常大于一年
高存活力(竞争力)
4
r-对策者
通常个体小，寿命短， 出生率高，死亡率高， 在裸地生境具有很强的 占有能力，对后代的投 资不注重质量，更多的 是考虑其数量。在植物 界表现为种子小，结实 量大，能够远距离传播 种子。
赤拟谷盗 （T.cautaneum）
1.0 0.1 0.86 0.13 0.31 0.0
杂拟谷盗 （T.confusum）
0.0 0.9 0.14 0.87 0.69 1.0
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不稳定平衡
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稳定平衡
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结果评价——种内竞争和种间竞争指标
种内竞争强度指标 (S)
物种1：1/K1 = S11 物种2：1/K2 = S22 S值越大，种内竞争越激烈
G. saxatile 能
在酸性土壤中 生活的最好
当两种植物在 一起种植时， G. Saxatile 在酸 性土壤中占有
竞争优势
种间竞争可能限 制生物实现其完 整的生态位。
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基础生态位与实际生态位
基础生态位 (fundamental niche)：生物群落 中，某一物种所栖息的理论上的最大空间。 实际生态位(realized niche)：生物群落中物种 实际占有的生态位空间。
实践上由于研究的重点在于种群的 动态，故习惯上将这一部分至于种 群生态学范围之内
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种间关系的类型
相互作 用类型
中性作用 竞争作用 捕食关系 寄生关系 偏害作用 偏利作用 原始合作 互惠共生
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对种群的影响
种群A 0 + + + + +
种群B 0 0 0 + +
种间相互作用的性质
A和B彼此无抑制或促进 彼此之间相互抑制 A为捕食者，B被捕食者 A为寄生，B无损益 A受抑制，B无损益 A获益，B无损益 非专性的互利 专性的互利
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说明：
随生活环境的时空变化，种群间的相互作 用效应会发生变化；
种间关系的复杂性。
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一 种间竞争
1 定义 2 种间竞争的类型与特征 3 种间竞争模型 4 竞争排斥原理 5 生态位 6 他感作用
种间竞争的类型：
利用性竞争（exploitation c.）
对同一有限资源的共同利用而产生的 间接竞争。如:蚂蚁、啮齿动物都以植 物种子为食.
种群
竞争者
资源
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2 竞争的类型与特征
种间竞争的类型：
相互干扰型
（interference c.）
两个物种的个体在获 取资源的过程中，一 种生物借助行为排斥 另一种生物使其得不 到资源
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4 竞争排斥原理——高斯假说
内容：在一个稳定的环境内，两个以上 受资源限制的，但Baidu Nhomakorabea有相同资源利用方 式的种，不能长期共存在一起，最后导 致一个种占优势，一个种被淘汰。
竞争的结果
一个物种完全排挤掉另一个物种 出现生态隔离——生态位分化
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什么是生态位？
达尔文雀是大约1亿年前从南美 大陆迁到Galapagos Is.,进化 成14种。
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G. sylvestre 能 在钙质土壤中 生活的最好
单独种植 G. saxatile 单独种植 G. sylvestre
当两种植物在 一起种植时， G. sylvestre在 钙质土壤中占
有竞争优势
两种拉拉藤（Galium） 在不同的土壤生境中 占优202势1/3/。7 (Tansley)
两种植物一起种植
缺的限制，因此称似然竞
争。
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种间竞争的特征
不对称性 通常 竞争各方影响的 大小和后果不同
对一种资源的竞 争能影响对另一 种资源的竞争结 果
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两个物种生活在同一空 间，利用相同资源，两 个种群数量如何变化？
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3 Lotka-Volterra 模型
种间竞争强度指标 (T)
物种2 (对物种1)：a / K1 = T21 物种1 (对物种2)：β/ K2 = T12 T值越大，种间竞争越强
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四种结β 果的评价
物种1 的种 内竞争小， 种间竞争强
物种1胜利
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物种2 的种 内竞争小， 种间竞争强
物种2胜利
物种1，2 的种 内竞争小，种 间竞争强
3.要考虑成型工艺，合理计算累积公 差，以防按键手感不良。
基础生态位与实际生态位
基础生态位 (fundamental niche)：生物群落 中，某一物种所栖息的理论上的最大空间。 实际生态位(realized niche)：生物群落中物种 实际占有的生态位空间。
… 寄生 捕食
竞争
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1 种间竞争概念
定义：两种或多种生物因共同利用 同样的有限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。
种：两种或以上； 共同资源：空间、食物、栖息地等； 时间：同时出现 不良影响：生长、发育、繁殖、分
布、数量等等受到抑制。
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2 竞争的类型与特征