《种群生态学》教学大纲

《种群生态学》教学大纲

一、基本信息

二、教学目标及任务

《种群生态学》是生态学专业的专业选修课，讲述有关种群生态学的基本概念、基本理论和基础研究方法，丰富学生的生态学专业知识。

通过本课程的学习，使学生掌握种群生态学研究的基本原理和系统研究方法，锻炼现代生态学和计算机模拟等方面的实验技能，熟悉本专业所设计的专业英文表述，并具有一定的分析和处理可持续发展中的生态学问题的能力。

三、学时分配

教学课时分配

四、教学内容及教学要求

第一章种群生态学绪论（Introduction to Population Ecology）

1、种群生态学的含义（What is Population Ecology?）

2、分析工具模型（Models as analytical tools）

3、种群系统（Population system）

习题要点：种群生态学的定义，种群生态学中“种群”的含义，种群的空间尺度（Spatial Scales of Population）和种群稳定性（Spatial Scales of Population），种群的属性（个

体属性individual characteristics与群体属性population characteristics），模型分析

中的抽象与模拟（Abstraction & Simulation）、系统属性（System properties）和模

型属性（Model properties），种群系统的时空结构（Temporal and spatial structure of

a population system）

本章重点、难点：种群生态学与其它生态学分支学科间的关系，研究种群生态学的意义，种群模型组建过程中、个体属性和群体属性的区分，过程事件与因子事

件的区分

本章教学要求：了解：种群生态学的发展历史过程和研究内容

理解：种群生态学的地位

掌握：种群的概念、基本特征，研究种群生态学的意义等。

第二章种群密度及数量估计（Estimation of population density and size）

1、系统普查（Censusing a Whole Population）

2、简单的随机取样或系统取样（Simple Random or Systematic Sampling）

3、样本大小的去确定（How Many Samples?）

4、地统计学原理（Elements of Geostatistics）

5、分层取样方法（Stratified Sampling）

6、标记回捕和去除实验方法（Capture-Recapture and Removal Methods）

7、种群密度的间接测定（Indirect Measures of Population Density）

习题要点：系统普查、随机取样和系统取样的方法步骤，种群密度（Population density）、标

准差（standard deviation）和标准误（standard error）的计算，以及置信区间

（Confidence interval, c.i.）的确定，两步取样法（Two-step sampling）和连续取

样方法（Sequential sampling）的试验步骤，及种群大小（N）的估算，分层取样

方法（Stratified sampling）的试验步骤，及种群平均密度（M）的估计，标记回

捕方法（Capture-Recapture Method or Capture-(Mark)-Recapture Method）的试验

步骤，及种群大小的估计（N = nM / m），去除法（Removal method）的步骤，及

种群大小的估计（dN/dt = -aN; N=N o exp(-at )），种群大小的间接测定（Indirect

methods or relative estimates）：诱集法（Trap catches）、目测法（Visual counts）、

粪便或巢穴记数法（Counts of animal frass or nests）

本章重点、难点：种群数量、密度等的定义，各种种群大小调查方法的试验步骤、及相关种群参数的计算

本章教学要求：了解：种群数量、密度等的定义

理解：各种种群大小调查方法的试验步骤

掌握：种群大小、种群密度及相关统计参数的计算方法；学会相关种群大小

（密度）的调查取样方法等。

第三章种群时空动态分布格局

1、三种空间分布类型（Three Types of Spatial Distribution）

2、随机分布（Random Distribution）

3、聚集分布（Aggregated Spatial Distribution）

4、聚集度参数（Indexes of Aggregation）

5、无密度变化的聚集度参数（Density-Invariant Indexes of Aggregation）

6、种群分布的地统计学分析（Geostatistical Analysis of Population Distribution）

7、种群分布的多维分析（Dimension of Population Distribution）

习题要点：三种群空间分布（Three types of spatial distribution pattern）的统计判断，种群空间分布类型的快速判断方法（Quick test for the type of spatial pattern）：离散系数（Coefficient of dispersion, CD=SD2/M）；平均拥挤度（Mean crowding, =m+(CD-1)），平均拥挤度的回归分析（Mean crowding regression）：=α+β×m

本章重点、难点：种群空间分布型的判断方法，相关空间分布判断指标参数的计算

本章教学要求：掌握：种群空间分布型的判断方法，及相关指标参数的计算。

第四章种群增长模型（Models of population growth）:

指数增长和逻辑斯蒂增长（Exponential Growth and Logistic Growth）

1、种群基本参数（Basic parameters of a population）

2、种群增长（Population growth）

3、非密度制约的指数增长模型（Density-independent growth - exponential model）

4、密度制约的逻辑斯蒂增长模型（Density-dependent growth - logistic equation）

5、离散的指数增长和逻辑斯蒂增长模型（Discrete-time analogs of the exponential and

logistic models）

习题要点：掌握种群的初级参数生理出生率physiological natality、生态出生率ecological natality、生理死亡率physiological mortality、生态死亡率ecological mortality）和次级参数（性比sex ratio、年龄分布age structure、种群增长population growth rate、分布型pattern of distribution），种群增长（Population growth）公式（N t+1 = N t + B + I - D - E），非密度制约的种群增长模型（Density-independent growth –exponential model）公式（），密度制约的逻辑斯蒂增长模型（Density-dependent growth - logistic equation）公式（）

本章重点、难点：指数增长和逻辑斯蒂增长概念的区分及其判别，指数增长和逻辑斯蒂增长模型公式的运用及相关计算

本章教学要求：了解：种群的生理出生率、生态出生率、生理死亡率、生态死亡率和性比、年龄分布、种群增长、分布型的概念

理解：指数增长和逻辑斯蒂增长概念的区分及其判别

掌握：种群指数增长和逻辑斯蒂增长相关参数指标的计算。

第五章生命表（Life-table）

特定年龄生命表（Age-dependent life-tables）

1、存活率曲线（Survivorship curves）

2、生命表参数推算（Characteristics derived from life-tables）

3、用于年龄计算的时间单位（Time units used for age measurement）

4、生物体特定年龄存活率计算（Determining survival of organisms till age x）

5、繁殖率（m x）计算（Determining reproduction rates）

6、特定发育阶段生命表（Stage-dependent life-tables）

7、特定发育阶段生命表的特殊属性（Specific features of stage-dependent life tables）

8、生命表的K值（K-values）

9、关键因子分析（Key-factor analysis）

10、K值计算（K-value = instantaneous mortality rate multiplied by time）

11、自然种群的K值估算（Estimation of k-values in natural populations）

习题要点：特定年龄生命表（Age-dependent life-tables）和特定发育阶段生命表（Stage-dependent life-tables）的概念，生命表相关参数（生命期望life expectancy,

e x; 生育力表fecundity schedule, m x; 净增殖率net reproductive rate, R0; 平均世代

历期average generation time, T; 关键因子K值）的计算，

本章重点、难点：特定年龄生命表和特定发育阶段生命表定义区分、组建，生命表参数的计算，关键因子K值分析

本章教学要求：了解：生命表相关参数的含义

理解：特定年龄生命表和特定发育阶段生命表定义区分

掌握：生命表的组建、参数计算及关键因子分析。

第六章Leslie模型（Model of Leslie）

1、模型结构（Model structure）

2、模型行为（Model behavior）

3、种群内禀增长率（Intrinsic rate of population increase）

4、稳定的年龄分布结构（Stable age distribution）

5、Leslie模型的修正（Modifications of the Leslie model）

习题要点：内禀增长率（r）的精确计算方法：

本章重点、难点：内禀增长率（r）的精确计算方法。

本章教学要求：了解：Leslie模型

掌握：内禀增长率（r）的精确计算方法。

第七章变温动物发育及其有效积温法则（Development of poikilothermous organisms, degree-days）

1、发育速率（Rate of development）

2、简单的有效积温模型（Simple degree-day model）

3、如何计算温度（How to measure temperature?）

4、改进的有效积温模型（Improved degree-day model）

5、其它非线性发育模型（Other non-linear models of development）

6、生理时间（Physiological time）

7、如何将生理时间与Leslie模型结合（How to combine physiological time with the model

of Leslie?）

习题要点：变温动物（Homothermous organisms）和恒温动物（Poikilothermous organisms）

概念，发育速率（Rate of development）的计算，有效积温模型（Degree-day model）定义及相关参数（低温阈值the lower temperature limit, t min; 有效温度effective

temperature, ET; 有效积温degree-days, S）理解及计算，四种类型有效积温计算方

法，改进的有效积温模型（Improved degree-day model）计算方法，生理时间

（biological time）和生物钟（biological clock）概念，生理时间的计算（How to measure

physiological time）

本章重点、难点：有效积温模型，有效积温的计算方法，发育速率、生理时间和有效积温的概念

本章教学要求：了解：变温动物和恒温动物、生理时间和生物钟的概念

理解：发育速率的计算，有效积温模型定义及相关参数的理解及计算

掌握：四种类型研究对象有效积温的测定和计算方法。

第八章种群动态的稳定、波动和混沌状态（Stability, Oscillations and Chaos in Population Dynamics）

1、种群动态介绍（Introduction）

2、三种类型吸引子（Attractors and Their Types）

3、稳定或不稳定平衡态（Equilibrium: Stable or Unstable?）

4、稳定态数量测定（Quantitative Measures of Stability）

5、有限环和混沌（Limit Cycles and Chaos）

习题要点：种群动态（稳定Stability, 波动Oscillations和混沌Chaos）在有害生物控制中的应用。

本章重点、难点：种群动态变化在有害生物控制中的应用。

本章教学要求：了解：种群动态（Population Dynamics）表化中稳定态（Stable）和不稳定

态（Unstable），有限环及混沌现象（Limit Cycles and Chaos）

掌握：种群动态变化在有害生物控制中的应用。

第九章捕食与寄生（Predation and parasitism）

1、捕食与寄生介绍（Introduction）

2、捕食竞争模型（Lotka-V olterra Model）

3、功能反应和数值反应（Functional and Numerical Response）

4、基于功能反应的捕食竞争模型（Predator-Prey Model with Functional Response）

5、寄生模型（Host-Parasitoid Models）

6、致病性模型（Host-Pathogen Model）

习题要点：Lotka-V olterra模型公式及相关参数，功能反应（Functional Response）及其时间投入（time budget）和猎物捕获量（Ha）的计算，三种类型（Type1, II, III）功能

反应（Functional Response），基于功能反应和数值反应的捕食竞争模型

（Predator-Prey Model with Functional and Numerical Responses）公式

本章重点、难点：捕食竞争模型，功能反应和数值反应，相关公式和参数计算

本章教学要求：理解：Lotka-V olterra模型公式及相关参数，功能反应（Functional Response）及其时间投入（time budget）和猎物捕获量（Ha）的计算

掌握：捕食竞争模型，功能反应和数值反应概念、公式计算和参数推导。第十章竞争和合作（Competition and Cooperation）

1、种内竞争（Intra-specific competition）

2、种间竞争（Competition between Species）

3、生态位（Ecological Niche）

4、合作（Cooperation）

习题要点：种内竞争（Intra-specific competition）与种间竞争（Inter-species competition）、生态相似种（ecologically similar species）的概念，种内竞争和种间竞争对种群动态

影响的内在机理，生态位理论的内涵，生态位理论在生物防治及有害生物种群控

制中的应用。

本章重点、难点：种内竞争、种间竞争及生态位理论的内涵，种内和种间竞争及生态位理论在种群控制中的应用。

本章教学要求：了解：种内竞争与种间竞争，生态相似种的概念

理解：种内竞争和种间竞争对种群动态影响的内在机理，

掌握：种内竞争、种间竞争及生态位理论，并学会运用以上理论开展种群控制工作。

第十一章种群动态的统计分析（Statistical Analysis of Population Dynamics）

1、种群密度与不同因子间的相关性（Correlation between population density and various

factors）

2、因子间的相关性（Correlation between factors）

3、Example: Colored fox in Labrador (1839-1880)

4、模型确认及因子自相关分析（Autocorrelation of factors and model validation）

5、基于回归分析的随机模型（Stochastic models based on regression）

6、随机模型的生物学意义（Biological interpretation of stochastic models）

习题要点：三种数据类型（Three types of data）的划分，方差分析（the analysis of variances, ANOV A）及相关参数（total sum of squares, SST; regression sum of squares, SSR;

residual sum of squares, SSE;），回归显著性检验（F-statistics），统计分析步骤

（the sequence of statistical analysis）。

本章重点、难点：掌握数据类型的划分，方差分析及相关多重比较方法，统计分析的步骤。本章教学要求：了解：三种数据类型（Three types of data）的划分。

理解：方差分析及相关参数，回归显著性检验。

掌握：数据统计分析方法（ANOV As、Tukey-test等）。

第十二章种群的离散和空间分布动态（Dispersal and Spatial Dynamics of Population）

1、随机游走（Random Walk）

2、扩散模型（Diffusion Models）

3、分层扩散（Stratified Dispersal）

4、复合种群模型（Metapopulation Models）

习题要点：随机游走（Random Walk）和扩散模型（Diffusion Models），分层扩散（Stratified Dispersal）和复合种群模型（Metapopulation Models）的概念，复合种群分层扩

散模型在生物入侵极其扩散危害研究中的应用。

本章重点、难点：运用复合种群分层扩散模型分析生物入侵极其扩散危害。

本章教学要求：了解：随机游走、分层扩散、扩散模型和复合种群模型的概念

掌握：运用复合种群分层扩散模型分析生物入侵极其扩散危害。

第十三章种群暴发（Population Outbreaks）

1、种群暴发的生态机理（Ecological mechanisms of outbreaks）

2、暴发模型（A model of an outbreak）

3、突变理论（Catastrophe theory）

4、暴发级别划分（Classification of outbreaks）

5、种群暴发的空间同步性（Synchronization of outbreaks in space）

习题要点：种群暴发（Population outbreak）的两种类型，种群暴发的生态学机理（Ecological mechanisms of outbreaks），种群崩溃的内在机理（Ecological Mechanisms of

Outbreaks Collapse），种群暴发的四种类型，种群暴发的同步性（Synchronization

of Outbreaks）

本章重点、难点：种群暴发及其崩溃的生态学机理，种群暴发的四种类型，根据种群暴发类型划分来指导有害生物种群控制

本章教学要求：了解：种群暴发的模型

理解：种群暴发的四种类型

掌握：种群暴发及崩溃的内在机理，运用种群暴发知识指导生产中有害生物

有效调控。

五、考核方式及要求

1、平时考勤（20%）：考查出勤情况，上课不定期点名，要求按时出勤；遵守课堂纪律，

要求认真听讲；课堂提问，要求积极发言，对学过的知识能掌握

并加以综合分析利用。

2、1次文献阅读（15%）：要求学生亲手动手查阅相关文献进行阅读，锻炼学生的动手

动脑能力。

3、1次读书报告（15%）：要求对学过知识加以综合分析利用，并参阅有关文献资料，

写出读书报告。

4、期末开卷考试（50％）：要求对学过的知识能掌握并很好的综合分析利用，能分析

解决生产生活中出现的与之相关的实际问题。

六、推荐教材及教学参考书

教材：《Quantitative Population Ecology》，Alexei A. Sharov编著，On-line Lecture Course。

参考书：《现代生态学》，戈峰主编，科学出版社，2008年，ISBN：9787030210647 《昆虫种群生态学》，徐汝梅、成新跃编著，科学出版社，2005

年，ISBN：03-014408-2

大纲修订人：陈法军

大纲审定人：李保平

修订日期：2008年11月20日