3第三章种群及其基本特征

第三章种群及其基本特征本次课的重点1 种群的动态2 种群的统计学3 种群增长模型4 自然种群的数量变动5 种群调节第一节种群的概念和特征population来自拉丁语，我国生态学家译为种群。

它是在一定时间内，分布在同一区域的同种生物个体自然组成的生物系统。

从生态学观点来看，种群是生物群落的基本组成单位。

种群的特征1、数量特征：密度或大小。

种群数量的大小受四个基本参数的影响：出生率、死亡率、迁入率和迁出率。

2、空间分布特征：种群内部个体是聚群分布、随机分布或均匀分布，地理分布。

3、遗传特征：由基因库决定的种群遗传学和进化生态学特点。

出生率出生率常分为最大出生率（naximum natlity）和实际出生率(realizednatality)最大出生率：是在理想条件下即无任何生态因子限制，繁殖只受生理因素所限制产生新个体的理论上最大数量。

实际出生率：表示种群在某个真实的或特定的环境条件下的增长。

它随种群的组成和大小，物理环境条件而变化的。

死亡率是在一定时间内死亡个体的数量除以该时间段内种群的平均大小。

死亡率也分为最低死亡率（minimum mortality）和实际死亡率（生态死亡率ecological mortality）最低死亡率：是种群在最适环境条件下，种群中的个体都是因年老而死亡，即动物都活到了生理寿命（physiological longeritg）后才死亡。

实际死亡率：在某特定条件下丧失的个体数，随种群状况和环境条件而改变的。

迁入和迁出迁入（immxigration）和迁出(emigration)也是种群变动的两个主要因子，它描述各地方种群之间进行基因交流的生态过程。

第二节种群的动态是研究种群生态学的核心问题。

它研究种群数量在时间上和空间上的变动规律。

种群动态包括：（1）种群的数量或密度。

（2）种群数量变动和扩散迁移。

（3）种群的分布。

（4）种群调节。

一、种群的密度和分布种群数量常用密度表示。

密度通常表示为单位面积（或空间）上的个体数目，但也有用每片叶子、每个植株、每个宿主为单位的。

密度可分为绝对密度和相对密度。

出生率：单位时间种群的出生个体数与种群个体总数的比值。

出生率与性成熟速度、年繁殖次数和产仔量（卵）数有关。

育率和生殖率：生育率＝单位时间出生的个体数/雌性总个体数生殖率＝单位时间产生的配子数或无性繁殖的合子数。

（一）数量统计最直接的统计方法是记数种群中的每一个体。

最常用的统计方法是样方法，即在若干样方法中记数全部个体，再以其平均数来估计种群整体。

对移动的动物，用标志重捕法。

即在调查样地上，捕获一部分个体进行标志后释放，经一定时间后重捕。

种群最常用的统计方法－样方法样方必须要有代表性。

对于移动的动物采用重捕标记法：N：M＝n:m式中：M－标志数；n－重捕个体数；m－重捕中标记数；N－样地上个体总数。

单体生物和构件生物单体生物个体清楚，各个体保持基本一致的形态结构，由一个受精卵发育而成（如大多数动物）。

构件生物由一个合子发育成一套构件组成的个体（如高等植物）。

由一个合子发育成一套构件鹈鹕单体生物以个体数就能反映种群的大小；构件生物要进行两个层次的数量统计：合子产生的个体数和组成每个个体的构件数。

这是植物种群与动物种群统计的重要区别。

构件生物吊灯花变叶木樱桃二、种群统计学种群的三大统计学指标（1）种群密度；（2）初级种群参数：出生率、死亡率、迁入率和迁出率；出生率和迁入率使种群增加；死亡率和迁出率使种群减少。

（3）次级种群参数：性比、年龄分布和种群增长率。

（一）种群的年龄结构和性比指不同年龄组的个体在种群内的比例和配置情况。

通常用年龄锥体图表示年龄结构请看P46图3－1。

(1)年龄结构增长型种群：幼体多，老龄少，出生率大于死亡率，是一个增长型种群；稳定型种群：幼中老体均衡、出生率与死亡率平衡，是一个稳定型种群；下降型种群：幼体少，老龄多，出生率小于死亡率，是一个下降型种群。

年龄锥体类型年龄结构（age ratio）：各个年龄级的个体数目与种群个体总体的比例。

按从小到大龄级比例绘图，即是年龄金字塔（age Pyramid），它表示种群的年龄结构分布（population age distribution）。

种群的年龄结构与出生率死亡率密切相关。

通常，如果其他条件相等，种群中具有繁殖能力年龄的成体比例较大，种群的出生率就越高；而种群中缺乏繁殖能力的年老个体比例越大，种群的死亡率就越高。

(1)性比性比（Sex ratio）是反映种群中雄性个体（♂）和雌性个体（♀）比例的参数。

第一性比：受精卵中雄性与雌性比例大致是50：50；第二性比：幼体成长到性成熟期间的雄性与雌性比例；第三性比：充分成熟期的雄性与雌性比例。

三、生命表生命表记载某一种群同一时间出生的个体，经过一段时间后由于个体死亡渐渐减少的统计表。

生命表分为两种类型：动态生命表和静态生命表。

动态生命表：动态生命表（dynamic Life Cycle）就是观察同一时间出生的生物的死亡或动态过程而获得的数据所做的生命表静态生命表：静态生态表（Static Life table）是根据某一特定时间对种群大作一个年龄结构调查，并根据调查结果而编制的生命表。

存活曲线减死亡率：死亡率＝单位时间个体的死亡数/种群个体总数存活曲线：反映不同年龄段的存活数。

I型凸型：生理寿命前只有少数个体死亡；II型对角线型：各年龄段死亡率相等地；III型凹型：幼年龄段死亡率高。

种群的增长率（r）和内禀增长率(rm)种群增长率：考虑世代时间的增长率r=lnR0/TT---世代时间R0-----世代净增长率环境条件有利时，r值为正值；不利时为负值。

内禀增长率：在人为的“不受限制”的条件下观察到的增长率。

人口计划生育的两种控制途径（1）降低世代增殖率，一对夫妇只生一个子女，即R0值。

（2）提倡晚婚晚育，推迟生育年龄，即T值。

可以使出生人口最大程度的降低。

中国实行计划生育政策30年，少出生人口3个亿。

对中国，对世界都是一个重要贡献。

中国人口政策存在的一些问题1.中国提倡一对夫妇只生一个子女，但目前实际平均生1.8个子女，多生的绝大多数在教育水平低的农村，影响中国人口的整体素质；2.重男轻女思想严重，造成男女比例失调；3.老龄化趋势严重；4.造成“421”家庭，独生子女照顾老人方面负担重。

中国男女性比失调非医学胎儿性别鉴定，是导致中国出生人口性别比例严重失衡的最直接的因素。

当前我国男女出生比的差异率高达119.92：100。

在不满20岁的人口中，男性比女性实际多出2000万人，每年至少有100万男性失去配偶机会。

到2010年，我国将有大约1800万单身男性。

四.种群的增长模型非密度制约性增长：指当环境（空间、食物和其他有机体）在理想条件下，稳定年龄结构的种群所能达到的最大增长率。

密度制约性增长：一个在资源有限的空间中生长的简单种群，其增长可简单的描述成"S"型曲线。

在早期阶段，资源丰富，死亡率最小，繁殖尽可能快，使个体达到其内禀增长率。

种群以几何增长，直到达到上限时才结束。

上限或保和值在特定生境，特定条件下是恒定的。

称为环境容纳量（Carring Capacity）K。

当种群更加拥挤时，增长率下降为零，种群大小就会稳定，在环境所能承受的最大值，达到平衡的种群密度。

逻切斯谛方程该增长的数学模型就是逻切斯谛方程N t=K/(1+e a-rt)r—表示潜在的增殖能力，K－表示环境容纳量，即物种在特定环境中的平衡密度， Nt表示为种群在t时间的变化罗切斯谛方程的意义逻切谛方程曲线的5个时期呈“S”型的曲线：开始期、加速期、转折期、减速期和饱和期。

逻切斯谛方程的重要意义：（1）两个相互作用种群的增长模型基础；（2）是确定渔、农、林业持续产量的主要模型；（3）r,K已成为生物进化对策理论中和重要概念。

五、自然种群的数量变动种群的衰落和灭亡种群的增长＿在适宜环境中种群的自然增长趋势；季节的消长＿湖泊中硅藻的暴发；不规则波动＿东亚蝗虫的动态数量周期性波动＿黑龙江伊春林区红松结实率、林鼠与黄鼬数量呈周期性波动；种群的暴发＿蝗虫、赤潮、水葫芦暴发；种群平衡＿受平均密度的影响自动调节种群平衡；种群的衰落和灭亡＿在人为或自然的干扰下，种群的衰落和灭亡；生态入侵＿物种在异地发展成单种优势种群，破坏当地的生物多样性。

种群的衰落和灭亡秦岭冷杉大面积死亡具有“活化石”之称、2亿9千多万年前就生长在河南省鲁山县石人山风景区的珍稀植物物种———秦岭冷杉正在大面积死亡。

专家称，这有可能造成河南省严重的生态灾难，若不及时采取措施抢救，这种第四纪冰川时期留下来的珍稀物种将在这一地区消失。

从二叠纪(距今2亿9千多万年)地球上出现裸子植物以来，秦岭冷杉就在这个地区生长。

然而，自2000年起，有人开始发现一些秦岭冷杉死亡，且在树皮里发现了为害的大量小蠹虫。

最近两年，秦岭冷杉开始大面积死亡，目前发现已死亡和染病的树木达到200多棵，占全省秦岭冷杉树总量的近一半。

由于旅游开发过度，人类的频频光顾，驱赶走了虫害的天敌——鸟类。

濒危物种＿五彩蟾蜍濒危物种＿帕里拉雀濒危物种＿马达加斯加狐猴入侵植物－马樱丹Lantana camara入侵植物－微廿菊第三节种群的空间格局组成种群的个体在其生活中的位置状态或布局，称为种群空间格局或内分布型。

种群的空间格局的分类：（1）均匀型；（2）随机型；（3）成群型。

空间格局的类型均匀型:原因是种群内个体的竞争随机型:每个点出现的机会是相等的，且某个体的存在不影响其它个体的分布。

成群型:是最常见的内分布型，原因是资源分布不均匀，以母株中心的播种方式和动物的社会行为。

如丛草类，凤尾竹等。

均匀型＿浮叶水生植物在森林中随机分布的蜘蛛随机型生长的沙漠植物成群生长的熏衣草人工栽培的熏衣草成群生长的韭莲具有集群性社会行为的黄蜂第四节种群调节种群的数量变动，反映互相矛盾，互相作用，互相调节的综合作用。

因此，生物学家提出了许多不同的假说来解释该动态机制。

气候学派：以以色列学者F.S.Bidenheimer为代表，强调种群量的变动性。

生物学派：以澳大利亚生物学家A.J.Nicholson为代表，强调生物密度是调节种群的因素。

食物因素食物短缺是最重要的限制因子自动调节学说主张把种群调节看成是物种的一种适应性反应并将研究的焦点放在动物种群内部。

可分为：行为调节、内分泌调节和遗传调节。

气温变化会导致牡蛎大量死亡当海水温度达到１９摄氏度时，牡蛎因遗传原因，体内器官不断产生痉挛。

随着法国气候变化，近几年每年海水温度达到１９摄氏度时，正好是牡蛎繁衍的季节，此时牡蛎为了繁衍后代消耗了大量能量，身体已非常虚弱，痉挛给了牡蛎致命的打击。

此外，牡蛎生长环境中的养分多少也直接决定着牡蛎产卵周期的密度，当温度逐渐升高时，海水中养分就越高，牡蛎的产卵周期越密，所消耗的能量就越大，而其身体抵抗力就越弱，很容易受到病毒的侵袭，从而患病而死。